Calibrated CFD simulation to evaluate thermal comfort in a highly-glazed naturally ventilated room

Natural ventilation is a sustainable solution to maintaining healthy and comfortable environmental conditions in buildings. However, the effective design, construction and operation of naturally ventilated buildings require a good understanding of complex airflow patterns caused by the buoyancy and wind effects.The work presented in this article employed a 3D computational fluid dynamics (CFD) analysis in order to investigate environmental conditions and thermal comfort of the occupants of a highly-glazed naturally ventilated meeting room. This analysis was facilitated by the real-time field measurements performed in an operating building, and previously developed formal calibration methodology for reliable CFD models of indoor environments. Since, creating an accurate CFD model of an occupied space in a real-life scenario requires a high level of CFD expertise, trusted experimental data and an ability to interpret model input parameters; the calibration methodology guided towards a robust and reliable CFD model of the indoor environment. This calibrated CFD model was then used to investigate indoor environmental conditions and to evaluate thermal comfort indices for the occupants of the room. Thermal comfort expresses occupants' satisfaction with thermal environment in buildings by defining the range of indoor thermal environmental conditions acceptable to a majority of occupants. In this study, the thermal comfort analysis, supported by both field measurements and CFD simulation results, confirmed a satisfactory and optimal room operation in terms of thermal environment for the investigated real-life scenario. © 2013 Elsevier Ltd.

The use of erythropoiesis-stimulating agents with ruxolitinib in patients with myelofibrosis in COMFORT-II: an open-label, phase 3 study assessing efficacy and safety of ruxolitinib versus best available therapy in the treatment of myelofibrosis

BACKGROUND: Anemia is considered a negative prognostic risk factor for survival in patients with myelofibrosis. Most patients with myelofibrosis are anemic, and 35-54 % present with anemia at diagnosis. Ruxolitinib, a potent inhibitor of Janus kinase (JAK) 1 and JAK2, was associated with an overall survival benefit and improvements in splenomegaly and patient-reported outcomes in patients with myelofibrosis in the two phase 3 COMFORT studies. Consistent with the ruxolitinib mechanism of action, anemia was a frequently reported adverse event. In clinical practice, anemia is sometimes managed with erythropoiesis-stimulating agents (ESAs). This post hoc analysis evaluated the safety and efficacy of concomitant ruxolitinib and ESA administration in patients enrolled in COMFORT-II, an open-label, phase 3 study comparing the efficacy and safety of ruxolitinib with best available therapy for treatment of myelofibrosis. Patients were randomized (2:1) to receive ruxolitinib 15 or 20 mg twice daily or best available therapy. Spleen volume was assessed by magnetic resonance imaging or computed tomography scan.

RESULTS: Thirteen of 146 ruxolitinib-treated patients had concomitant ESA administration (+ESA). The median exposure to ruxolitinib was 114 weeks in the +ESA group and 111 weeks in the overall ruxolitinib arm; the median ruxolitinib dose intensity was 33 mg/day for each group. Six weeks before the first ESA administration, 10 of the 13 patients had grade 3/4 hemoglobin abnormalities. These had improved to grade 2 in 7 of the 13 patients by 6 weeks after the first ESA administration. The rate of packed red blood cell transfusions per month within 12 weeks before and after first ESA administration remained the same in 1 patient, decreased in 2 patients, and increased in 3 patients; 7 patients remained transfusion independent. Reductions in splenomegaly were observed in 69 % of evaluable patients (9/13) following first ESA administration.

CONCLUSIONS: Concomitant use of an ESA with ruxolitinib was well tolerated and did not affect the efficacy of ruxolitinib. Further investigations evaluating the effects of ESAs to alleviate anemia in ruxolitinib-treated patients are warranted (ClinicalTrials.gov identifier, NCT00934544; July 6, 2009).

An investigation of IAQ, thermal comfort and Sick Building Syndrome symptoms in UK energy efficient homes

Purpose
– Concern of the deterioration of indoor environmental quality as a result of energy efficient building design strategies is growing. Apprehensions of the effect of airtight, super insulated envelopes, the reduction of infiltration, and the reliance on mechanical systems to provide adequate ventilation (air supply) is promoting emerging new research in this field. The purpose of this paper is to present the results of an indoor air quality (IAQ) and thermal comfort investigation in UK energy efficient homes, through a case study investigation.

Design/methodology/approach
– The case study dwellings consisted of a row of six new-build homes which utilize mechanical ventilation with heat recovery (MVHR) systems, are built to an average airtightness of 2m3/m2/hr at 50 Pascal’s, and constructed without a central heating system. Physical IAQ measurements and occupant interviews were conducted during the summer and winter months over a 24-hour period, to gain information on occupant activities, perception of the interior environment, building-related health and building use.

Findings
– The results suggest inadequate IAQ and perceived thermal comfort, insufficient use of purge ventilation, presence of fungal growth, significant variances in heating patterns, occurrence of sick building syndrome symptoms and issues with the MVHR system.

Practical implications
– The findings will provide relevant data on the applicability of airtight, mechanically ventilated homes in a UK climate, with particular reference to IAQ.

Originality/value
– IAQ data of this nature is essentially lacking, particularly in the UK context. The findings will aid the development of effective sustainable design strategies that are appropriate to localized climatic conditions and sensitive to the health of building occupants.

Thermal environments and comfort in dementia friendly dwellings

This study follows on from a research project that developed guidelines for the Universal Design (UD) of Dementia Friendly Dwellings for People with Dementia, their Families and Carers. Research findings point to the need for thermal environments that support people with dementia and do not provoke stress, agitation or anxiety. Using semi-structured interviews and qualitative analysis of people with dementia this paper aims to provide insight into the questions of appropriate thermal environments. The qualitative analysis is supported by example simulated indoor environment studies that investigate comfort in common thermal environment provision scenarios in the homes of people with dementia. This paper focuses on the thermal environment, its impact on people with dementia, its therapeutic value, and its role in encouraging engagement in every day activity.
Findings from the interviews emphasize that control over their own internal environment is a priority for people with dementia. A strong preference for naturally or passively conditioned environments over mechanical conditioning is evident. Preferences are expressed for naturally ventilated environments enabling occupant instigated air movement. Repeated emphasis is placed on familiar elements including the fire and hot water bottle. Little desire is expressed for information feedback or technological displays.

Intelligent predictive control for thermal comfort and energy savings in public buildings

This talk addresses the problem of controlling a heating ventilating and air conditioning system with the purpose of achieving a desired thermal comfort level and energy savings. The formulation uses the thermal comfort, assessed using the predicted mean vote (PMV) index, as a restriction and minimises the energy spent to comply with it. This results in the maintenance of thermal comfort and on the minimisation of energy, which in most operating conditions are conflicting goals requiring some sort of optimisation method to find appropriate solutions over time. In this work a discrete model based predictive control methodology is applied to the problem. It consists of three major components: the predictive models, implemented by radial basis function neural networks identifed by means of a multi-objective genetic algorithm [1]; the cost function that will be optimised to minimise energy consumption and provide adequate thermal comfort; and finally the optimisation method, in this case a discrete branch and bound approach. Each component will be described, with a special emphasis on a fast and accurate computation of the PMV indices [2]. Experimental results obtained within different rooms in a building of the University of Algarve will be presented, both in summer [3] and winter [4] conditions, demonstrating the feasibility and performance of the approach. Energy savings resulting from the application of the method are estimated to be greater than 50%.

Taking environmental engineering out of the laboratory

Environmental engineering is a core component of most construction and surveying undergraduate courses. It is generally accepted that students on these courses should have an understanding of thermal comfort, heat transfer, condensation, lighting, noise transmission and acoustics. Experiments are essential in developing students’ awareness and understanding of the underlying physical concepts which drive environmental engineering solutions. Traditionally these experiments have been conducted by students working in small groups in laboratories. However, increasing student numbers and, in particular, the growth in part time study, have placed significant additional demands on limited laboratory resources. The availability of reasonably priced, simple, hand-held equipment has made it possible for students to conduct experiments outside the confines of the laboratory. Furthermore, various professional software packages (some of which are freely available online) enable the resultant data to be further developed and analysed in conjunction with the conventional textbook approach. This paper examines these alternative approaches to the traditional laboratory experiment. An assessment is provided of the types of experiment which are both possible and appropriate, and the efficacy of these approaches is considered.

Comfort, confidence and confidentiality: the experiences of two e-learners

This paper is based on the authors’ experiences as e-learners on a MEd in Collaborative Networked Learning during 2000-2002. Although this course was delivered completely online, a strong sense of community developed early and continued as a key theme throughout the two years of the course. Our paper examines how this sense of community was facilitated and maintained, based on narrative analysis of our learning journals and personal recollections.

Impacto da influência do ar novo na climatização de edifícios

Este trabalho surgiu do âmbito da Tese de Dissertação do Mestrado em Energias Sustentáveis do Instituto Superior de Engenharia do Porto, tendo o acompanhamento dos orientadores da empresa Laboratório Ecotermolab do Instituto de Soldadura e Qualidade e do Instituto Superior de Engenharia do Porto, de forma a garantir a linha traçada indo de acordo aos objectivos propostos. A presente tese abordou o estudo do impacto da influência do ar novo na climatização de edifícios, tendo como base de apoio à análise a simulação dinâmica do edifício em condições reais num programa adequado, acreditado pela norma ASHRAE 140-2004. Este trabalho pretendeu evidenciar qual o impacto da influência do ar novo na climatização de um edifício com a conjugação de vários factores, tais como, ocupação, actividades e padrões de utilização (horários), iluminação e equipamentos, estudando ainda a possibilidade do sistema funcionar em regime de “Free-Cooling”. O princípio partiu fundamentalmente por determinar até que ponto se pode climatizar recorrendo único e exclusivamente à introdução de ar novo em regime de “Free-Cooling”, através de um sistema tudo-ar de Volume de Ar Variável - VAV, sem o apoio de qualquer outro sistema de climatização auxiliar localizado no espaço, respeitando os caudais mínimos impostos pelo RSECE (Decreto-Lei 79/2006). Numa primeira fase foram identificados todos os dados relativos à determinação das cargas térmicas do edifício, tendo em conta todos os factores e contributos alusivos ao valor da carga térmica, tais como a transmissão de calor e seus constituintes, a iluminação, a ventilação, o uso de equipamentos e os níveis de ocupação. Consequentemente foram elaboradas diversas simulações dinâmicas com o recurso ao programa EnergyPlus integrado no DesignBuilder, conjugando variáveis desde as envolventes à própria arquitectura, perfis de utilização ocupacional, equipamentos e taxas de renovação de ar nos diferentes espaços do edifício em estudo. Obtiveram-se vários modelos de forma a promover um estudo comparativo e aprofundado que permitisse determinar o impacto do ar novo na climatização do edifício, perspectivando a capacidade funcional do sistema funcionar em regime de “Free-Cooling”. Deste modo, a análise e comparação dos dados obtidos permitiram chegar às seguintes conclusões: Tendo em consideração que para necessidades de arrefecimento bastante elevadas, o “Free-Cooling” diurno revelou-se pouco eficaz ou quase nulo, para o tipo de clima verificado em Portugal, pois o diferencial de temperatura existente entre o exterior e o interior não é suficiente de modo a tornar possível a remoção das cargas de forma a baixar a temperatura interior para o intervalo de conforto. Em relação ao “Free-Cooling” em horário nocturno ou pós-laboral, este revelou-se bem mais eficiente. Obtiveram-se prestações muito interessantes sobretudo durante as estações de aquecimento e meia-estação, tendo em consideração o facto de existir necessidades de arrefecimento mesmo durante a estação de aquecimento. Referente à ventilação nocturna, isto é, em períodos de madrugada e fecho do edifício, concluiu-se que tal contribui para um abaixamento do calor acumulado durante o dia nos materiais construtivos do edifício e que é libertado ou restituído posteriormente para os espaços em períodos mais tardios. De entre as seguintes variáveis, aumento de caudal de ar novo insuflado e o diferencial de temperatura existente entre o ar exterior e interior, ficou demonstrado que este último teria maior peso contributivo na remoção do calor. Por fim, é ponto assente que de um modo geral, um sistema de climatização será sempre indispensável devido a cargas internas elevadas, requisitos interiores de temperatura e humidade, sendo no entanto aconselhado o “Free- Cooling” como um opção viável a incorporar na solução de climatização, de forma a promover o arrefecimento natural, a redução do consumo energético e a introdução activa de ar novo.

Lighting conditions and optical filters effects on visual performance of speleologists exposed to cave environments

The aim of this study is to evaluate lighting conditions and speleologists’ visual performance using optical filters when exposed to the lighting conditions of cave environments. A crosssectional study was conducted. Twenty-three speleologists were submitted to an evaluation of visual function in a clinical lab. An examination of visual acuity, contrast sensitivity, stereoacuity and flashlight illuminance levels was also performed in 16 of the 23 speleologists at two caves deprived of natural lightning. Two organic filters (450 nm and 550 nm) were used to compare visual function with and without filters. The mean age of the speleologists was 40.65 (± 10.93) years. We detected 26.1% participants with visual impairment of which refractive error (17.4%) was the major cause. In the cave environment the majority of the speleologists used a head flashlight with a mean illuminance of 451.0 ± 305.7 lux. Binocular visual acuity (BVA) was -0.05 ± 0.15 LogMAR (20/18). BVA for distance without filter was not statistically different from BVA with 550 nm or 450 nm filters (p = 0.093). Significant improved contrast sensitivity was observed with 450 nm filters for 6 cpd (p = 0.034) and 18 cpd (p = 0.026) spatial frequencies. There were no signs and symptoms of visual pathologies related to cave exposure. Illuminance levels were adequate to the majority of the activities performed. The enhancement in contrast sensitivity with filters could potentially improve tasks related with the activities performed in the cave.

Reabilitação energética de edifícios

A reabilitação é uma intervenção que confere ao edifício uma qualidade superior à que possuía aquando da sua construção. Desta forma, e com a entrada em vigor em final de 2013 da nova legislação referente à certificação energética dos edifícios, surge novamente o interesse na temática de reabilitar energeticamente o parque habitacional. Esta nova legislação aparece na sequencia das novas exigências da Comissão Europeia e do Parlamento Europeu face às alterações climáticas e consequentemente, em relação à eficiência energética. A reabilitação energética de edifícios, visa principalmente a melhoria das condições de conforto térmico, a redução dos consumos energéticos com aquecimento, arrefecimento e as águas quentes sanitárias. Tais melhorias são alcançáveis com intervenções que se foquem na envolvente dos edifícios, com a aplicação de sistemas de alta eficiência para o aquecimento, arrefecimento, iluminação e águas quentes sanitárias e com a integração de fontes de energias renováveis. Assim é possível alcançar edifícios com necessidades nulas ou quase nulas de energia, tal como exigem as metas impostas a nível europeu.

Eficiência Energética na Iluminação Pública

A utilização pouco eficiente da energia representa um elevado encargo para qualquer país, seja do ponto de vista económico, social ou ambiental. Em Portugal a iluminação pública tem um importante peso nas despesas correntes dos municípios. Deste modo, torna-se imperativo agir de modo a aumentar a sustentabilidade energética e diminuir os gastos com a iluminação pública. Os municípios precisam de encontrar soluções que permitam reduzir os consumos, mantendo níveis de segurança e conforto necessários às populações. Neste sentido, este trabalho propõe-se estudar esta problemática, apresentando soluções, de modo a obter-se uma maior eficiência energética desta para as instalações e, consequentemente, conduzir a uma diminuição das emissões de CO2 durante o período de utilização das mesmas.

Eficiência energética na iluminação pública

O presente trabalho aborda a temática da eficiência energética em sistemas de iluminação pública. A principal motivação prende-se com o peso significativo que a parcela energética destes sistemas ocupa na economia mundial. O uso eficiente de energia é uma crescente preocupação devido à diminuição de recursos, às consequências climáticas cada vez mais marcadas e ao elevado custo da energia, representando ainda um papel fundamental ao nível económico e de competitividade. A Iluminação Pública (IP) representa um peso importante nas despesas correntes dos municípios. É assim importante encontrar uma solução que permita manter níveis de segurança e conforto necessários às populações e que proporcione uma redução substancial do peso da IP nas despesas municipais. Neste sentido, este trabalho propõe-se estudar esta problemática, apresentando uma sistematização de soluções eficientes, quer a nível de lâmpadas e luminárias como também ao nível de tecnologias que auxiliem e complementem a eficiência de uma instalação de iluminação pública. A dissertação está dividida em duas partes. A primeira parte sistematiza os consumos verificados em Portugal, a vários níveis (consumo de energia elétrica, evolução do consumo energético de iluminação pública, etc.) abordando as políticas de eficiência energética, e são descritos alguns procedimentos que possibilitam a poupança energética na iluminação pública, aliada a instalações eficientes. A segunda parte da dissertação contempla o estudo de um caso prático cujo objetivo é propor soluções técnicas que permitam melhorar a eficiência energética na iluminação pública de Esposende, face à situação atual do concelho. Serão propostas várias soluções, tais como luminárias LED, balastros electrónicos reguláveis, lâmpadas de menor consumo e até mesmo o uso da telegestão.

Análise de sensibilidade na simulação dinâmica de um grande edifício escolar existente

Dado o panorama de conservação de energia a nível nacional e mundial, torna-se hoje em dia muito importante, que seja possível controlar e estimar o consumo energético nos edifícios. Assim, atendendo à actual problemática energética e ao crescente consumo energético nos edifícios, é importante parametrizar, avaliar e comparar este consumo. Neste sentido, nas últimas décadas, têm sido efectuados desenvolvimentos técnicos, quer ao nível do equipamento de campo para efectuar monitorização e medição, quer ao nível da simulação dinâmica de edifícios. Com esta dissertação de mestrado, pretendeu-se efectuar a simulação dinâmica de um edifício escolar existente a funcionar em pleno, e efectuar uma análise de sensibilidade relativamente ao grau de variação dos resultados obtidos através da aplicação de dois programas de cálculo térmico e energético. Foram utilizados, o programa VE-Pro da IES (Integrated Environmental Solutions) e o programa Trace 700 da TRANE. Ambos os programas foram parametrizados com os mesmos dados de entrada, tendo em atenção as opções de simulação disponibilizadas por ambos. Posteriormente, utilizaram-se os dados retirados da simulação para calcular a classificação energética no âmbito do sistema de certificação energética (SCE), através de uma folha de cálculo desenvolvida para o efeito. Foram ainda consideradas várias soluções de eficiência energética para o edifício, com vista a poupanças reais de energia, tendo sempre atenção ao conforto térmico dos ocupantes. Dessas medidas fazem parte, medidas relacionadas com a iluminação, como a substituição da iluminação existente por luminárias do tipo LED (Light Emitting Diode), soluções de energias renováveis, como a instalação de colectores solares para aquecimento das águas quentes sanitárias, e painéis fotovoltaicos para produção de energia, bem como medidas ligadas aos equipamentos de climatização. Posteriormente, recalculou-se a classificação energética afectada das melhorias. Os resultados obtidos nas duas simulações foram analisados sob o ponto de vista do aquecimento, arrefecimento, ventilação, iluminação e equipamentos eléctricos. A comparação das duas simulações para cada parâmetro acima referido, apresentaram variações inferiores a 5%. O desvio maior verificou-se na ventilação, com o valor de aproximadamente 4,9%. Transpondo estes resultados para o cálculo do IEE (Índice de Eficiência Energética), verificou-se um desvio inferior a 2%.