Modeling the exergy behavior of human body

Exergy analysis is applied to assess the energy conversion processes that take place in the human body, aiming at developing indicators of health and performance based on the concepts of exergy destroyed rate and exergy efficiency. The thermal behavior of the human body is simulated by a model composed of 15 cylinders with elliptical cross section representing: head, neck, trunk, arms, forearms, hands, thighs, legs, and feet. For each, a combination of tissues is considered. The energy equation is solved for each cylinder, being possible to obtain transitory response from the body due to a variation in environmental conditions. With this model, it is possible to obtain heat and mass flow rates to the environment due to radiation, convection, evaporation and respiration. The exergy balances provide the exergy variation due to heat and mass exchange over the body, and the exergy variation over time for each compartments tissue and blood, the sum of which leads to the total variation of the body. Results indicate that exergy destroyed and exergy efficiency decrease over lifespan and the human body is more efficient and destroys less exergy in lower relative humidities and higher temperatures. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Análise do conforto térmico na obra de João Filgueiras Lima, Lelé: Hospitais Sarah de Salvador e do Rio de Janeiro

Estratégias passivas de projeto reduzem significativamente o uso de ar condicionado e melhoram o conforto térmico dos usuários. Isto pode ser ilustrado através dos hospitais da Rede Sarah Kubitschek projetados pelo arquiteto João Filgueiras Lima, Lelé, cujas soluções além de propiciarem ambientes mais agradáveis e salubres, evitam o uso de sistemas mecânicos de resfriamento, reduzindo o consumo de energia elétrica. Deste modo, o presente artigo tem como objetivo avaliar o conforto térmico dos hospitais Sarah de Salvador e do Rio de Janeiro, através de medições in loco da temperatura do ar, umidade relativa do ar e velocidade do ar. A análise dos resultados foi baseada em leituras de projeto, na norma ASHRAE Standard 55/2004 e em parâmetros adquiridos na literatura especializada. Os resultados demonstram a preocupação de Lelé na incorporação de aspectos bioclimáticos nos projetos. No Sarah - Salvador, alguns ambientes permaneceram fora da zona de conforto no período do meio dia, devido ao ganho de calor pela cobertura. No entanto, o uso da ventilação natural auxilia no efeito de resfriamento, melhorando o conforto térmico nos espaços internos. Já no Sarah - Rio, todos os ambientes permanecem dentro da zona de conforto proposta pela ASHRAE 55.

Temperaturas de acionamento de condicionadores de ar e ventiladores

Este trabalho apresenta os resultados iniciais de uma pesquisa, descrevendo o comportamento de usuários de edifícios de escritórios em relação às temperaturas de acionamento de ventiladores e aparelhos condicionadores de ar. Medições foram realizadas em quatro salas administrativas do Instituto de Arquitetura e Urbanismo de São Carlos – IAU/USP, nas quais foram registradas as temperaturas internas do ar e o momento de acionamento dos referidos equipamentos. Os valores registrados foram comparados à temperatura externa e à faixa de temperaturas de conforto descrita pela norma ASHRAE 55/2004. As temperaturas registradas de acionamento dos aparelhos condicionadores de ar e ventiladores são similares e estão dentro da faixa considerada confortável pela referida norma.

Impact of urban atmospheric environment on hospital admissions in the elderly

OBJECTIVE: To analyze the impact of intra-urban atmospheric conditions on circulatory and respiratory diseases in elder adults. METHODS: Cross-sectional study based on data from 33,212 hospital admissions in adults over 60 years in the city of São Paulo, southeastern Brazil, from 2003 to 2007. The association between atmospheric variables from Congonhas airport and bioclimatic index, Physiological Equivalent Temperature, was analyzed according to the district's socioenvironmental profile. Descriptive statistical analysis and regression models were used. RESULTS: There was an increase in hospital admissions due to circulatory diseases as average and lowest temperatures decreased. The likelihood of being admitted to the hospital increased by 12% with 1ºC decrease in the bioclimatic index and with 1ºC increase in the highest temperatures in the group with lower socioenvironmental conditions. The risk of admission due to respiratory diseases increased with inadequate air quality in districts with higher socioenvironmental conditions. CONCLUSIONS: The associations between morbidity and climate variables and the comfort index varied in different groups and diseases. Lower and higher temperatures increased the risk of hospital admission in the elderly. Districts with lower socioenvironmental conditions showed greater adverse health impacts.

Roof modular system in wood and particle board (OSB) to rural construction

Wood is a material of great applicability in construction, with advantageous properties to form various structural systems, such as walls and roof. Most of the roof structural systems follow models that have remained unchanged for a long time. A roof modular system in distinguished materials is proposed: reforested wood (Pine), oriented strand board (OSB) and roof tiles made of recycled long-life packaging material in order to be applied in rural construction. In this alternative, besides the benefit of giving destination packages with long-life thermal comfort, it also highlights the use of reforestated wood being the cultivation of such species that provides incentive for agribusiness. The structural performance of this alternative was evaluated through computer modeling and test results of two modular panels. The analysis is based on the results of vertical displacements, deformations and stresses. A positive correlation between theoretical and experimental values was observed, indicating the model's feasibility for use in roof structures. Therefore, the modular system represents a solution to new architecture conceptions to rural construction, for example, storage construction, cattle handling and poultry, with benefits provided by prefabricated building systems.

Caracterização bioclimática de sistemas ao ar livre e confinado para a criação de matrizes suínas gestantes

O confinamento de matrizes suínas foi criado com o intuito de maximizar a produtividade; entretanto, existem problemas relacionados ao bem-estar animal. Objetivou-se avaliar a criação de matrizes suínas gestantes no sistema de confinamento e ao ar livre, com relação ao ambiente térmico e às respostas fisiológicas. O experimento foi realizado em Monte Mor/SP. A avaliação fisiológica foi realizada por meio do registro das variáveis: frequência respiratória e temperatura de pele. Foram registradas as variáveis meteorológicas: temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido e temperatura de globo negro, caracterizando o ambiente por meio da entalpia e índice de temperatura de globo e umidade. Foram utilizados seis animais por tratamento. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado em parcelas subdivididas, e as médias comparadas pelo teste de Tukey. As variáveis fisiológicas e meteorológicas apresentaram valores superiores no confinamento. O sistema de criação ao ar livre potencializou as trocas térmicas entre os animais e o ambiente, o que refletiu em menor estresse por calor observado nos animais.

Bands of respiratory rate and cloacal temperature for different broiler chicken strains

The objective of this investigation was to estimate ideal bands of respiratory rate and cloacal temperature for broiler chicken strains during the rearing period and to evaluate the influence of time of exposure on bird physiological variables under different thermal stress conditions. The research was conducted in a climatic chamber during the six weeks of the rearing period, with Avian and Cobb strains exposed to two climatic conditions (comfort and stress), in three distinct times of exposure, in three conditions (before going to the chamber; at the end of exposure time; 30 minutes after the end of exposure), in four treatments: comfort with 60 minutes of exposure; stress with 30 minutes of exposure; stress with 60 minutes of exposure; stress with 90 minutes of exposure. Bands of respiratory rate and cloacal temperature were elaborated for both strains, for each one of the weeks of the rearing period. Strains differed, regardless of treatments and conditions adopted in the research on the third, fifth and sixth weeks of life in relation to the cloacal temperature. The Cobb strain is more tolerant to thermal stress in comparison with the Avian. There was difference for both variables between comfort and stress, but time of exposure to stress did not influence the physiological response of birds, except for cloacal temperature on the second week of life.

Modelo adaptativo de conforto para avaliação in loco de espaços urbanos abertos

Espaços urbanos abertos possibilitam menor controle das variáveis ambientais do que espaços fechados, que apresentam maior grau de confinamento. Por outro lado, as possibilidades de adaptação dos usuários nos espaços abertos acabam sendo maiores devido aos seus usos predominantes. O objetivo deste artigo é verificar possíveis meios de adaptação térmica, tais como atividades, vestimentas e aclimatação, para a proposição de ajustes na Temperatura Equivalente de Globo, que é utilizada para avaliação in loco de espaços urbanos abertos. Foram realizados levantamentos de campo com quantificação de variáveis ambientais e aplicação de questionários, e comparação dos resultados de modelos preditivos e diferentes bases empíricas. O estudo considerou diferentes atividades físicas, diferentes conjuntos de vestimenta e diferentes condições de aclimatação. Os resultados indicaram a necessidade de ampliações na base empírica para os dados relativos às atividades e vestimentas. Com relação à aclimatação, considerando a temperatura do ar média horária dos trinta dias anteriores a que estavam expostos os entrevistados, sua verificação demonstrou que, dentro dos limites do estudo, a abordagem adotada de propor ajustes na Temperatura Equivalente de Globo, é adequada,. Os resultados do modelo ajustado com base nos resultados de aclimatação dos entrevistados apresentaram correlação mais alta com as bases empíricas do que os resultados do modelo originalmente proposto.

Modellazione edilizia e simulazione energetica per le analisi delle prestazioni e la progettazione integrata delle cantine aziendali

Il presente studio si colloca nell’ambito di una ricerca il cui obiettivo è la formulazione di criteri progettuali finalizzati alla ottimizzazione delle prestazioni energetiche delle cantine di aziende vitivinicole con dimensioni produttive medio-piccole. Nello specifico la ricerca si pone l’obiettivo di individuare degli indicatori che possano valutare l’influenza che le principali variabili progettuali hanno sul fabbisogno energetico dell’edificio e sull’andamento delle temperature all’interno dei locali di conservazione ed invecchiamento del vino. Tali indicatori forniscono informazioni sulla prestazione energetica dell’edificio e sull’idoneità dei locali non climatizzati finalizzata alla conservazione del vino Essendo la progettazione una complessa attività multidisciplinare, la ricerca ha previsto l’ideazione di un programma di calcolo in grado di gestire ed elaborare dati provenienti da diversi ambiti (ingegneristici, architettonici, delle produzioni agroindustriali, ecc.), e di restituire risultati sintetici attraverso indicatori allo scopo individuati. Il programma è stato applicato su un caso-studio aziendale rappresentativo del settore produttivo. Sono stati vagliati gli effetti di due modalità di vendemmia e di quattro soluzioni architettoniche differenti. Le soluzioni edilizie derivano dalla combinazione di diversi isolamenti termici e dalla presenza o meno di locali interrati. Per le analisi sul caso-studio ci si è avvalsi di simulazioni energetiche in regime dinamico, supportate e validate da campagne di monitoraggio termico e meteorologico all’interno dell’azienda oggetto di studio. I risultati ottenuti hanno evidenziato come il programma di calcolo concepito nell’ambito di questo studio individui le criticità dell’edificio in termini energetici e di “benessere termico” del vino e consenta una iterativa revisione delle variabili progettuale indagate. Esso quindi risulta essere uno strumento informatizzato di valutazione a supporto della progettazione, finalizzato ad una ottimizzazione del processo progettuale in grado di coniugare, in maniera integrata, gli obiettivi della qualità del prodotto, della efficienza produttiva e della sostenibilità economica ed ambientale.

Miglioramento delle performance termiche e energetiche degli edifici rurali: valutazione del retrofit di locali per la conservazione del vino su casi studio

Il presente studio si colloca all’interno di una ricerca più ampia volta alla definizione di criteri progettuali finalizzati all’ottimizzazione delle prestazioni energetiche delle cantine di aziende vitivinicole, di dimensioni produttive medio - piccole. Nello specifico la ricerca riguarda la riqualificazione di fabbricati rurali esistenti di modeste dimensioni, da convertire a magazzini per la conservazione del vino in bottiglia. Lo studio si pone come obiettivo la definizione di criteri di analisi per la valutazione di interventi di retrofit di tali fabbricati, volto sia al miglioramento delle prestazioni energetiche dell’involucro edilizio, sia alla riduzione del fabbisogno energetico legato al funzionamento di eventuali impianti di controllo termico. La ricerca è stata condotta mediante l’utilizzo del software di simulazione termica Energy Plus, per ottenere i valori simulati di temperatura interna relativi ai diversi scenari migliorativi ipotizzati, e mediante la successiva definizione di indicatori che esplicitino l’influenza delle principali variabili progettuali sull’andamento delle temperature interne dei locali di conservazione e sul fabbisogno energetico del fabbricato necessario a garantire l’intervallo di temperatura di comfort del vino. Tra tutti gli interventi possibili per il miglioramento della prestazione energetica degli edifici, quelli analizzati in questo studio prevedono l’aggiunta di un isolamento a cappotto delle pareti esterne, l’isolamento della copertura e l’aggiunta di una struttura ombreggiante vegetale esterna. I risultati ottenuti danno una prima indicazione sugli interventi più efficaci in termini di miglioramento energetico e mettono in luce l’utilità del criterio proposto nell’evidenziare le criticità degli interventi migliorativi ipotizzati. Il metodo definito nella presente ricerca risulta quindi un valido strumento di valutazione a supporto della progettazione degli interventi di retrofit dei fabbricati rurali da convertire a magazzini per la conservazione del vino.

Metamorfosi di una fabbrica: Indoor environmental quality nella riqualificazione di un settore delle ex officine reggiane

La nostra tesi propone un progetto di riqualificazione funzionale ed energetica di una porzione dell’area dismessa delle Ex Officine Reggiane a Reggio Emilia che comprende uno spazio scoperto di circa 42.500 m2 e un fabbricato, nel quale proponiamo di realizzare il museo delle officine, spazi per esposizioni temporanee e il nuovo polo archivistico di Reggio Emilia. Le Officine Meccaniche Reggiane sono state un polo industriale di particolare rilevanza a livello nazionale ed internazionale, diventando negli anni ’40 la quarta potenza industriale italiana dopo Fiat,Ansaldo e Breda. Dismesse dal 2009, si presentano oggi come un’area abbandonata di ben 260.000 m2 nella quale convivono la memoria e la speranza futura di rilancio della città di Reggio Emilia nel panorama europeo. Sulle tracce dei progetti già messi in atto dall’Amministrazione comunale, abbiamo fornito una proposta progettuale che consideri le vocazioni funzionali dell’area e le strategie energetiche possibili per rendere il progetto sostenibile sia dal punto di vista ambientale che dal punto di vista economico. Il lavoro è partito dalla definizione di un quadro conoscitivo dell’area attraverso una prima fase di analisi a livello territoriale e microclimatico servendosi per queste ultime del software di simulazione in regime dinamico ENVI-met. Questa prima fase si è conclusa con l’elaborazione di un masterplan, in seguito al quale ci siamo soffermate sul progetto di riqualificazione del capannone 15 e del grande spazio vuoto antistante ad esso. L’intervento sul costruito si può riassumere in tre parole chiave: conservare, aggiornare, integrare. Abbiamo scelto infatti di mantenere la robusta e ritmata struttura in acciaio, ripensare l’involucro edilizio in termini di una maggiore efficienza energetica e confinare i locali climatizzati in volumi autoportanti, garantendo, nell’atrio, condizioni di comfort termico accettabili unicamente attraverso strategie energetiche passive. Per verificare l’effettiva opportunità della soluzione ipotizzata ci siamo servite del software di simulazione fluidodinamica IES VE, il quale, attraverso la simulazione oraria del cambiamento dei parametri ambientali più rilevanti e degli indicatori di benessere (PMV, Comfort index, PPD..), ha confermato le nostre aspettative verificando che non è necessario intervenire con l’introduzione di sistemi di climatizzazione convenzionale. Per quanto riguarda i padiglioni entro i quali sono pensate le attività di servizio e supporto al museo e l’archivio, è stata verificata la soddisfacente prestazione energetica raggiunta attraverso l’utilizzo del software Termolog Epix5, il quale ha attestato che essi rientrano nella classe A con un consumo energetico di 4,55 kWh/m3annuo.

User centered retrofit: The case of kadk campus, Copenhagen, (dk)

The following research thesis is about a retrofit project made in Denmark, Copenhagen, and carried out on one of the buildings belonging to the Royal Danish Academy. The key assumption and base of the entire research process is that, up to now, the standard procedure in retrofit cases like this provides as comparative method between de facto and design, the use of Energy Simulation software. These programs generally divide the space into different thermal zones, assigning to each of them different levels of employment, activities, set-point temperatures set for cooling and heating analysis and so on, but always providing average and constant values, usually taken in the middle point of the single thermal zone. Therefore, the project and its research path stems from the attempt to investigate the potentialities of this kind of designing for retrofit process, as previously anticipated not antithetical but complementary to that classic energy-based retrofit, thus passing from the building scale, and all its thermal zones, to the users' scale, related to humans and microclimates. The main software used in this process is Autodesk Simulation CFD. The idea behind the project is that in certain situations, for example, it will not be necessary to add throughout insulation layers (previously parameterized and optimized with Design Builder), and that even in Winter conditions, due maybe to the users' activities, the increased level of clothing (clo) and the heat produced by equipments, thermal comfort could be achieved also in areas characterized by considerably lower MRT. After the analysis of the State of Art and its simulations, the project has still been supported by the tool itself, the CFD Software, in an iterative process aimed at achieving visible improvements in terms of MRT, on spaces with different needs and characteristics, both in Winter and Summer regimes.

Application and comparison of UTCI and PET in temperature climate conditions

The assessment of the thermal bioclimate is based on the human energy balance and derived indices such as Physiologically equivalent temperature (Pet) or Universal thermal Climate index (UtCi). These two indices were compared over a period often year based on hourly data in a middle european city with a temperate climate. The analysis performed shows that the differences obtained result from the different thermo-physiological settings of clothing insulation. For conditions with extremely high vapour pressure values, UtCi yields higher values than Pet, which could describe the thermo-physiological stress more appropriately.

Organic facies and hydrocarbon potential at DSDP Leg 64 Holes

The sediments from the Gulf of California are potentially good sources for oil and gas. They are rich in organic carbon (av. = 1.9%). Sediments from the margins of the Gulf are rich in oil-prone marine-amorphous organic matter. Sediments from Guaymas Basin contain the same material plus abundant subordinate amounts of gas-prone terrestrially derived organic matter. The enrichment of all of these sediments in marine-amorphous components reflects deposition in a highly productive and oxygen-poor water mass. The sediments are thermally immature, except for those altered by hydrothermal activity or by the intrusion of sills. These sediments are extensively cooked and may have lost their potential for hydrocarbon generation.

Organic geochemistry of Cretaceous black shales at DSDP Hole 75-530A

Five-hundred ten meters of Cretaceous sediments were drilled north of the Walvis escarpment in Hole 530A during Leg 75. An immature stage of evolution for organic matter can be assigned to all the samples studied. Black shales are interbedded with red and green claystone in the bottom sedimentary unit, Unit 8, which is of Coniacian to late Albian age. The richest organic carbon contents and petroleum potentials occur in the black shales. Detrital organic matter is present throughout the various members of a sequence, mixed with largely oxidized organic matter in the gray and green claystone or marlstone members on both sides. Detrital organic matter also characterizes the black streaks observed in the claystones. Vertical discontinuities in organic matter distribution are assigned to slumping. Several types of black shales can be identified, according to their content of detrital organic matter, the more detrital black levels corresponding to the Albian-Cenomanian period. Cyclic variations of organic matter observed for a sequence can occur for a set of sequences and even for some consecutive sets of sequences. Climatic factors are proposed to account for the cyclic sedimentation and distribution of organic matter for every sequence that includes a black bed.