Análise de métodos de predição de conforto térmico de habitação em clima quente-úmido com condicionamento passivo

The assessment of building thermal performance is often carried out using HVAC energy consumption data, when available, or thermal comfort variables measurements, for free-running buildings. Both types of data can be determined by monitoring or computer simulation. The assessment based on thermal comfort variables is the most complex because it depends on the determination of the thermal comfort zone. For these reasons, this master thesis explores methods of building thermal performance assessment using variables of thermal comfort simulated by DesignBuilder software. The main objective is to contribute to the development of methods to support architectural decisions during the design process, and energy and sustainable rating systems. The research method consists on selecting thermal comfort methods, modeling them in electronic sheets with output charts developed to optimize the analyses, which are used to assess the simulation results of low cost house configurations. The house models consist in a base case, which are already built, and changes in thermal transmittance, absorptance, and shading. The simulation results are assessed using each thermal comfort method, to identify the sensitivity of them. The final results show the limitations of the methods, the importance of a method that considers thermal radiance and wind speed, and the contribution of the chart proposed

Desempenho térmico de coberturas: Um estudo comparativo entre as telhas de material reciclado, de fibra e betume, fibrocimento e cerâmica

This study aims to compare the thermal performance of tiles made from recycled material (waste packaging cardboard with aluminized film) with the tiles of fiber and bitumen, fiber cement and red ceramic with the aim of verifying the suitability of tile to be used in hot and humid climate of low latitude. The samples were selected according to the availability from Natal - RN market, as they are sold to the consumers. The methodology was based on studies that used experimental apparatus composed of thermal chambers heated by banks of incandescent bulbs, to analyze the thermal performance of materials. The tiles in the study were submitted to analysis of thermal performance, thermophysical properties and absorptance, using chambers of thermal performance, measuring the thermophysical properties and portable spectrometer, respectively. Comparative analysis of thermal performance between two samples of the recycled material with dimple sizes and different amounts of aluminum were made, in order to verify, if these characteristics had some interference on the thermal performance of them; the results showed no significant performance differences between the samples. The data obtained in chambers of thermal performance and confirmed by statistical analysis, showed, that the tile of recycled material have similar thermal performance to the tile of fiber cement. In addition to these tests was carried out the automatic monitoring of a building covered with tiles of recycled material, to verify its thermal performance in a real situation. The results showed that recycled shingles must be used with technical criteria similar to those used for fiber cement tiles, with regard to the heat gain into the building. Within these criteria should be taken into account local characteristics, especially in regions with hot and humid climate, and its use must be associated, according to the literature, to elements of thermal insulation and use of passive techniques such as vented attics, ceilings and right foot higher

Por uma moradia termicamente confortável: proposta de habitação de interesse social com ênfase no conforto térmico

This research covers the topic of social housing and its relation to thermal comfort, so applied to an architectural and urban intervention in land situated in central urban area of Macaíba/RN, Brazil. Reflecting on the role of design and use of alternative building materials in the search for better performance is one of its main goals. The hypothesis is that by changing design parameters and choice of materials, it is possible to achieve better thermal performance results. Thus, we performed computer simulations of thermal performance and natural ventilation using computational fluid dynamics or CFD (Computational Fluid Dynamics). The presentation of the thermal simulation followed the methodology proposed in the dissertation Negreiros (2010), which aims to find the percentage of the amount of hours of comfort obtained throughout the year, while data analysis was made of natural ventilation from images generated by the images extracted from the CFD. From model building designed, was fitted an analytical framework that results in a comparison between three different proposals for dwellings housing model, which is evaluated the question of the thermal performance of buildings, and also deals with the spatial variables design, construction materials and costs. It is concluded that the final report confirmed the general hypotheses set at the start of the study, it was possible to quantify the results and identify the importance of design and construction materials are equivalent, and that, if combined, lead to gains in thermal performance potential.

Qualidade do ar interior e conforto térmico : um estudo em espaços de estacionamento em Natal/RN

The recent tendency to utilize parking lots for other purposes has demonstrated that more time has been spent by visitors, mainly in great cities. Therefore, this paper investigates the thermal comfort and the air quality indoors in areas specifically used as parking lots by analyzing the direct relation between such environments and vehicular pollution. The thermal comfort and the quality of air indoors in parking lots with different architectonic typology (ground-floor and underground) are also studied, aiming to contribute to the proposition of suitable new areas designated to human usage. Field research was done, in two distinct periods within different weather conditions (January and July) in, two naturally cooled, parking lots located in Natal - RN. The internal environment agents were measured by using tools for air temperature, humidity, speed and direction; interviews with employees and visitors and chemical analysis through appropriate tools to analyze specific material, carbon monoxide and ozone. The results showed that chemical agents densely concentrate mostly in the closed parking space, aggravated by weather conditions, which dissatisfied the visitors. Still, it was shown that architectonic typology, alongside topographical aspects compromise internal environmental conditions, which increases the retention of pollution, leading to dissatisfactory thermal comfort levels and becoming less suitable for usage by visitors considering air and thermal comfort aspects. Consequently, they are not suitable for human stay due to the poor quality of the indoor air

Análise bioclimática e investigação do conforto térmico em ambientes externos: uma experiência no bairro de Petrópolis em Natal/RN

This study was intended to investigate how the urban form has been influencing the changes in the climate of the city and make a correlation between the climate and the thermal sensation of the users of open spaces. The research was developed in the district of Petrópolis in Natal/ RN whose occupation has been almost consolidated. Among other reasons, this district was selected because it was planned considering the environmental aspects of comfort. The methodologies used are based on KATZSCHNER (1997) and OLIVEIRA (1988) studies, which suggest the drawing and analysis of maps of the area under study, including topography, height of the buildings, land use, green areas, and types of soil pavement, as well as measurement of the environmental variables: air temperature, relative humidity, direction and wind speed for a comparative study. As part of this, study local users of the district were interviewed about their thermal sensations in open spaces. For the statistical analysis, data was collected at 10 distinct points characterized by BUSTOS ROMERO (2002), being 8 within the district and 2 at different places (outside the district), at climatologic stations, in 3 periods (August/2000, January/2002 and June/2002), for 4 consecutive days for each measurement (from Sunday to Wednesday) at the time of lower and higher temperatures in the city, 6:00 am and 1:00 pm, respectively. At the same time interviews were carried out with users of the open spaces in the area, totaling 171 valid formularies. The urban form showed a rather leveled topography, great diversity of land use and height of the buildings, with the existence of an area mostly occupied with high buildings, very little green area and soil practically impermeable. The statistical analysis showed high temperature and humidity levels. The wind direction is predominantly Southeast with extremely variable speeds. When the data from this district is compared with the data from other areas in the city and its outskirt, it was observed that this district is hotter and less ventilated than the others; besides, most users said that they felt uncomfortable in the local environmental conditions. The results of the analysis generated a zoning for the district with recommendations for soil occupation. The profile of the user was defined regarding the thermal comfort, as well as some discussion about the comfort parameters, including the proposal of limiting areas of temperature and humidity for the thermal comfort in the open spaces

Simulação computacional como ferramenta de auxílio ao projeto: aplicação em edifícios naturalmente ventilados no clima de Natal/RN

Natural air ventilation is the most import passive strategy to provide thermal comfort in hot and humid climates and a significant low energy strategy. However, the natural ventilated building requires more attention with the architectural design than a conventional building with air conditioning systems, and the results are less reliable. Therefore, this thesis focuses on softwares and methods to predict the natural ventilation performance from the point of view of the architect, with limited resource and knowledge of fluid mechanics. A typical prefabricated building was modelled due to its simplified geometry, low cost and occurrence at the local campus. Firstly, the study emphasized the use of computational fluid dynamics (CFD) software, to simulate the air flow outside and inside the building. A series of approaches were developed to make the simulations possible, compromising the results fidelity. Secondly, the results of CFD simulations were used as the input of an energy tool, to simulate the thermal performance under different rates of air renew. Thirdly, the results of temperature were assessed in terms of thermal comfort. Complementary simulations were carried out to detail the analyses. The results show the potentialities of these tools. However the discussions concerning the simplifications of the approaches, the limitations of the tools and the level of knowledge of the average architect are the major contribution of this study

A construção em terra e a sustentabilidade

O sector da construção é responsável por muitos efeitos que são devastadores para o nosso mundo. A terra, como material de construção, proporciona edifícios com impactes incomensuravelmente menores no ambiente, do que os decorrentes da prática construtiva, hoje hegemónica. Trata-se, efectivamente, de uma matéria-prima ecológica, abundante e não tóxica. No entanto, todo o seu potencial de material para a construção de edifícios ambientalmente mais saudáveis é subaproveitado, quando não é complementado com todo um conjunto de procedimentos que intensifiquem a interacção sustentável entre o edifício e o ambiente. Há que saber aproveitar as disposições construtivas da arquitectura vernacular, complementando esse saber empírico, com os conhecimentos científicos e tecnológicos actualmente disponíveis. Desde logo na própria implantação, perfilhando uma perspectiva bioclimática que privilegie a adequação estreita do edifício às características climáticas da zona, em termos de sol, vento e água, e que vise a minimização quer do consumo de energia, quer da necessidade de existência de dispositivos mecânicos, ao mesmo tempo que assegura exigências de conforto. Terão que adoptar-se procedimentos abrangentes, que se incluem em quatro grandes grupos, designadamente: gestão energética, gestão da água, gestão de materiais, gestão de resíduos de construção e demolição. Esta pratica de construção ancestral utiliza uma matéria-prima ecológica, abundante e reutilizável, que possibilita ademais, um excelente comportamento térmico, designadamente através da inércia térmica que proporciona. Para além da beleza estética proporcionada, não contribuindo para a poluição visual que vai proliferando por aí, a construção em terra crua contribui também para a sensibilização dos utentes dos edifícios relativamente à implementação de preocupações ambientais na sua conduta, incentivando práticas diárias mais sustentáveis.

Aplicação do RSECE a pequeno edifício de serviços, com climatização e análise comparativa de resultados

O aumento do consumo de energia tem vindo a criar um efeito nefasto no meio ambiente, sobretudo pelo excessivo consumo de combustíveis fósseis, que libertam durante a sua combustão gases com efeito de estufa (GEE), promovendo um aumento da temperatura média da superfície terrestre, que se traduz em alteração climáticas. A problemática das alterações climáticas, assume-se como um dos mais importantes, desafios ambientais com que o planeta se irá debater durante este século. O objetivo de reduzir globalmente as emissões dos gases com efeito de estufa (GEE), em especial de dióxido de carbono, e de estabilizar as suas concentrações na atmosfera, exige uma resposta concertada de todos os países e coloca desde logo, questões relacionadas com o funcionamento das sociedades humanas e com o desenvolvimento das economias. Têm vindo a ser criadas medidas, tanto a nível internacional como nacional, no sentido de reduzir o consumo excessivo de combustíveis fósseis e aumentar a rentabilidade da energia através de energias renováveis. De entre essas medidas, destaca-se o Programa para a Eficiência Energética em Edifícios, e o Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios (SCE) e os dois importantes regulamentos: o RSECE (Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização nos Edifícios) e o RCCTE (Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios), os quais estabelecem os parâmetros que os edifícios novos devem cumprir. A presente tese baseia-se na análise das diferenças de dois métodos de simulação do comportamento energético de edifícios. Nomeadamente o RCCTE-STE, para a Simulação Dinâmica Simplificada e o DesignBuilder para a Simulação Dinâmica Detalhada. Será desenvolvido e justificado as diferenças de resultados obtidos com os dois programas de simulação dinâmica utilizados, procurando-se contribuir para o conhecimento das capacidades e fragilidades de cada Software.

Reabilitação termo-higrométrica de edifícios de estabelecimentos de ensino construídos entre a década de 60 e 90

Em consequência da elevada permanência das pessoas em espaços interiores de edifícios, surge actualmente uma maior preocupação com o conforto térmico e qualidade do ar no seu interior. Apesar da grande evolução tecnológica dos sistemas de conservação de energia térmica e controle da qualidade do ar interior (QAI) na construção, os edifícios existentes acabam por não acompanhar essa evolução, apresentando um comportamento térmico e higrométrico que por vezes podem comprometer quer o conforto, quer a saúde e actividades dos seus utilizadores. Nos estabelecimentos de ensino, o comportamento termo-higrométrico assume um papel importante face à permanência diária de um grande número de crianças e jovens no seu interior. Com este estudo pretende-se caracterizar a qualidade do ambiente no interior de oito escolas, através de uma análise aos principais parâmetros de natureza higrotérmica de oito salas de aulas, tais como: a temperatura (ambiente e superficial), a humidade relativa (do ambiente e da superfície da envolvente exterior opaca), bem como o nível de escoamento do ar interior. Neste trabalho são apresentados os resultados das medições efectuadas em oito salas de aula que permitiram a comparação de características termo-higrométricas entre as respectivas escolas. É ainda apresentada a estimativa do nível de conforto térmico face às condições ambientais registadas, bem como a análise do risco de ocorrência de condensações interiores.

Soluções de melhoria de desempenho térmico na reabilitação de edifícios

O presente relatório pretende descrever a atividade desenvolvida durante o estágio efetuado na empresa Porto Vivo, SRU - Sociedade de Reabilitação Urbana da Baixa Portuense, SA, à qual se encontra inserida num tema importantíssimo nos dias de hoje: a Reabilitação Urbana. Irá ainda ser dada uma ênfase especial a um caso de estudo relativo ao comportamento térmico de um edifício em reabilitação no Centro Histórico do Porto promovido pela mesma empresa. Este estágio que decorreu desde o dia 3 de Dezembro até 3 de Junho, teve em vista a conclusão do Mestrado em Engenharia Civil, na área das Construções, no Instituto Superior de Engenharia do Porto e foi realizado no âmbito da disciplina de DIPRE. Neste documento, procurar-se-á descrever, com detalhe e objetividade, toda a informação necessária para dar a conhecer o trabalho desenvolvido ao longo do estágio. Procurar-se-á igualmente abordar o tema da Reabilitação Urbana, o funcionamento da própria empresa, Porto Vivo, SRU e ainda expor as principais implicações ao nível das soluções construtivas exigidas pelo estudo do comportamento térmico de edifícios a reabilitar.

Reabilitação térmica de fachadas

As fachadas são um elemento da envolvente que faz a interface entre o ambiente exterior e o interior. Do conjunto das suas características mais relevantes, existe uma, cuja importância tem vindo a aumentar devido à conjuntura ambiental e económica atual: o desempenho energético. Assim, é importante analisar as características do comportamento térmico dos elementos da fachada, com base na respetiva regulamentação em vigor (REH – D.L. n.º 118/2013 de 20 de Agosto) e analisar o contributo da sua eventual reabilitação para uma melhor qualidade térmica da fachada e por consequente uma melhor qualidade de conforto dos utentes do edificio, não desprezando o aspeto arquitetónico do mesmo. Esta monografia baseia-se na análise de casos práticos de diferentes soluções construtivas e avaliação das vantagens e desvantagens dos sistemas propostos, conferindo a possibilidade de optar pelo sistema mais eficaz de acordo com as necessidades exigidas. Assim, e com base no principal objetivo, que é o de melhorar o desempenho térmico das fachadas recorrendo à reabilitação, o enfoque é sobre a redução do consumo energético dos edificios, nomeadamente através do contributo térmico dos elementos das fachadas para a redução das necessidades energéticas por climatização.

Análise e Acompanhamento da Execução de Soluções de Melhoria de Conforto Térmico na Reabilitação de Edifícios

O presente relatório inserido na Unidade Curricular de DIPRE do Mestrado em Engenharia Civil – Ramo de Construções, do Instituto Superior de Engenharia do Porto e desenvolvido no âmbito do estágio curricular realizado na empresa Porto Vivo, SRU, tem como objetivo descrever as atividades realizadas durante o período de estágio, no Núcleo de Gestão de Obras, tais como o acompanhamento das Operações de Reabilitação e Realojamento no Morro da Sé, participações em reuniões de obra com empreiteiros e projetistas, realização de vistorias para determinar o nível de conservação dos edifícios. Irá ainda ser abordado um caso de estudo relativo ao comportamento térmico da fração autónoma de um edifício em reabilitação, utilizando como base o Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação (REH). Por último, as conclusões finais do estágio, a apreciação das atividades desenvolvidas, a sua importância para o estagiário a nível pessoal e profissional e ainda as ilações referentes ao caso de estudo.

Contribuições da vegetação para o conforto ambiental no campus central da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul

A presença da vegetação exerce grande influência em aspectos de conforto ambiental principalmente nas questões referentes ao conforto térmico e a percepção do ambiente construído. A exclusão das áreas verdes nos locais que o ser humano habita, causa inúmeros danos para o ambiente influenciando na sua qualidade de vida porque ele está geneticamente ligado à natureza e precisa dela para viver. Estas questões são determinantes para que o desempenho do ambiente construído atinja níveis satisfatórios para o bem estar do usuário. O objetivo principal deste trabalho foi compreender questões relacionadas a aspectos físicos e psicológicos quanto a presença da vegetação para os usuários dos espaços abertos no Campus Central da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul situado em Porto Alegre. O objetivo secundário foi a identificação dos aspectos positivos e negativos da presença da vegetação quanto às questões térmicas e psicossociais no Campus Central da PUCRS. Para o desenvolvimento deste trabalho foram realizadas entrevistas com um grupo de usuários dos espaços abertos do Campus Central da PUCRS. Os resultados foram analisados a fim de verificar a percepção dos entrevistados sobre a presença da vegetação e a relação estabelecida com os aspectos de conforto ambiental. A discussão sobre a influência da vegetação no ambiente construído foi embasada em uma revisão teórico-conceitual sobre conforto e percepção ambiental direcionada aos espaços abertos nas cidades em relação ao ser humano e à natureza Conforme foi possível identificar através dos resultados desta pesquisa, os entrevistados valorizam a presença da vegetação nos espaços abertos do Campus Central da PUCRS. Os entrevistados destacaram aspectos relativos à vegetação como elemento importante para a melhoria do conforto térmico e para a humanização dos espaços abertos no Campus Central da PUCRS. Algumas questões foram destacadas pelos entrevistados em relação às altas temperaturas no verão, à falta de sombra nos estacionamentos do Campus, à demanda por locais para sentar nas áreas externas e recantos e a necessidade de aumento da vegetação nos espaços abertos do Campus Central da PUCRS.

Diagnóstico on-line do estilo cognitivo de aprendizagem do aluno em um ambiente adaptativo de ensino e aprendizagem na web: uma abordagem empírica baseada na sua trajetória de aprendizagem

Uma das questões críticas relacionadas com um Ambiente Adaptativo de Ensino e Aprendizagem baseado na Web diz respeito à eficácia da aprendizagem do aluno remoto. Assim como diversos trabalhos de pesquisa na literatura, nosso estudo preocupou-se com a modelagem do Estilo Cognitivo de Aprendizagem (ECA) do aluno visando, em um futuro próximo, a adaptação dos conteúdos pedagógicos a esta importante característica individual do aluno. Esta tese descreve a metodologia utilizada para investigar como modelar o ECA do aluno remoto, baseado na observação e análise de seu comportamento em um ambiente de ensino e aprendizagem na Web. Em nosso estudo, o ECA representa o estágio de desenvolvimento cognitivo do aluno, de acordo com a taxonomia de Bloom. Nós acreditamos que os principais benefícios de adaptar a instrução ao ECA do aluno estão relacionados com a possibilidade de oportunizar a ampliação de suas habilidades cognitivas, assim como oportunizar a aprendizagem em profundidade sobre os conteúdos em estudo. A metodologia quase-experimental usada para a modelagem do ECA do aluno compreendeu duas fases distintas: (i) geração das classes de ECA a partir da aplicação de um teste psicológico em uma amostra da população-alvo; e (ii) desenvolvimento do módulo de ensino experimental e o estudo das Trajetórias de Aprendizagem (TA) padrão das classes de ECA, a partir da observação de seus comportamentos durante a execução de uma sessão de estudo na Web. Como resultado deste estudo, identificamos os principais indicadores, que melhor discriminaram as classes de ECA consideradas. Os resultados foram obtidos a partir da observação e análise das TAs na Web. Todo o conhecimento obtido a partir desta investigação deverá nos permitir automatizar o diagnóstico do ECA do aluno remoto. Este conhecimento também será utilizado como base para o desenvolvimento dos conteúdos a serem oferecidos ao aluno pelo Ambiente Adaptativo de Ensino e Aprendizagem baseado na Web.

Determinação computacional da influência de parâmetros físicos no comportamento termoenergético de uma edificação

Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência que alguns parâmetros físicos têm no desempenho termoenergético de uma edificação com um sistema de condicionamento de ar do tipo expansão direta, e visa auxiliar na busca por soluções que aumentem a eficiência energética das construções brasileiras. Para tal foi utilizado o programa simulador EnergyPlus, onde são estudados casos em que se alteram os seguintes parâmetros físicos: localização geográfica, tipo de vidro utilizado nas fachadas, área envidraçada das fachadas, e a orientação da edificação em relação ao eixo norte verdadeiro. São usados dados de dias de projeto de verão e inverno segundo a ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) para obter cargas térmicas de refrigeração e aquecimento, e arquivos climáticos para obter os seguintes consumos elétricos anuais: do sistema de condicionamento de ar, das lâmpadas e total. Visando reduzir o consumo elétrico das lâmpadas da edificação e assim promover um uso racional da energia elétrica, é modelado um sistema de controle automático da potência das lâmpadas, o qual é comparado com o tradicional sistema liga/desliga das lâmpadas. Também é feita uma análise econômica comparativa entre estes dois tipos de controle de potência das lâmpadas, onde se verifica se há vantagem econômica em aliar a utilização de películas nos vidros das fachadas da edificação O estresse térmico em vidros, caracterizado pelo surgimento de trincas ou até mesmo ruptura devido ao aparecimento de consideráveis diferenças de temperatura em seu interior, é avaliado observando a evolução da temperatura média das faces externa e interna dos vidros ao longo de um dia de projeto de verão. Os resultados mostram que as orientações e os tipos de vidro alteram sensivelmente tanto a potência requerida pelo sistema de condicionamento de ar quanto os consumos elétricos anuais do sistema de condicionamento de ar, das lâmpadas e total; o sistema de controle automático da potência das lâmpadas revela um grande potencial de redução do consumo elétrico anual das lâmpadas e um pequeno potencial de redução da potência requerida pelo sistema de condicionamento de ar; a análise econômica mostra que a utilização de película nos vidros é economicamente viável em boa parte dos casos avaliados; e a comparação da temperatura da face interna dos vidros estudados mostra diferenças significativas.