Avaliação térmica de placas de argamassa de cimento e casca de arroz aquecidas por resistência elétrica

An alternative proposal for floor heating system by means of electric resistance for both chick and piggy installation is presented in this work. Several formulations of rice husk and cement mortar boards were used. An electronic device controlled all board temperature. This system presented a good efficiency design. The conventional cement mortar mixed with rice husk showed a better performance.

Identificação eletrônica para avaliação do comportamento dos suínos na fase de gestação

The efficiency of swine production performance depends on the herd administration, such as good nutrition, sanitary control, facilities and appropriate environmental conditions. The concept of this production model is directly related with the reduction of selective losses and the process control. Each production segment is controlled to reach the optimization in the system totality, it is necessary to apply animals handling concepts, environmental control implementation, diseases control, nutrition control, information concerning in guaranteeing the animal welfare and individual identification. The present work presents as objective the development of the mathematical model to evaluate interactions among the internal atmosphere of the installation and the thermal animals preference, in the expectation of detecting a relationship among the frequency access to the drinking fountain and the atmosphere conditions - temperature, black globe temperature and relative humidity, using as tool the electronic identification. The results obtained by the mathematical model, allowed to conclude accurately the evaluation of the swine thermal preference correlating with the climatic variables in the pregnancy stage.

Modelos estatísticos indicadores de comportamentos associados a bem-estar térmico para matrizes pesadas

The study of female broiler breeders is of great importance for the country as poultry production is one of the largest export items, and Brazil is the second largest broiler meat exporter. Animal behavior is known as a response to the effect of several interaction factors among them the environment. In this way the internal housing environment is an element that gives hints regarding to the bird s thermal comfort. Female broiler breeder behavior, expresses in form of specific pattern the bird s health and welfare. This research had the objective of applying predictive statistical models through the use of simulation, presenting animal comfort scenarios facing distinct environmental conditions. The research was developed with data collected in a controlled environment using Hybro - PG® breeding submitted to distinct levels of temperature, three distinct types of standard ration and age. Descriptive and exploratory analysis were proceeded, and afterwards the modeling process using the Generalized Estimation Equation (GEE). The research allowed the development of the thermal comfort indicators by statistical model equations of predicting female broiler breeder behavior under distinct studied scenarios.

Changes in ruminal fermentation and mineral serum level in animals kept in high temperature environments

In order to evaluate the effect of environmental temperature on ruminal fermentation and on mineral levels of growing ruminants, it was used 12 male calves (initial average weight 82.9 ± 7.7 kg, 100 days of age), were employed in a randomized block design (by weight) experiment, with repeated weight measurement and two environmental temperatures: thermoneutral (24ºC) and heat-stressed (33ºC), during 38 days. The animals exposed to 33ºC presented lower dry matter ingestion, lower T3 (triiodothyronine) serum level, higher ammoniacal nitrogen (NH3-N) level in the rumen liquid, and higher rectal and body temperatures during all the experimental period when compared to the animals kept in thermoneutral environment (24ºC). The animals kept under heat stress environment (33ºC) presented higher calcium serum level, which was the highest on 31st day and the lowest on the 38th day of the experiment; phosphorus level was the lowest during all the experimental period; sodium level was lower on the 17th, 31st and 38th experimental days. Potassium and zinc levels were lower after 24 days; copper level was lower until the 24th day; magnesium level was higher until the 17th day, if compared to the ones from the animals kept in thermoneutral environment (24ºC). The heat-stressed animals presented higher levels of ammoniacal nitrogen in the ruminal liquid and a decrease in the phosphorus, sodium, potassium and zinc serum levels. These results show the necessity of changes on feed management to ruminants in temperatures over the thermal comfort limits so that performance loss is decreased.

Nonlinear refraction and absorption through phase transition in a Nd:SBN laser crystal

Time-resolved Z-scan measurements were performed in a Nd(3+)-doped Sr(0.61)Ba(0.39)Nb(2)O(6) laser crystal through ferroelectric phase transition. Both the differences in electronic polarizability (Delta alpha(p)) and cross section (Delta sigma) of the neodymium ions have been found to be strongly modified in the surroundings of the transition temperature. This observed unusual behavior is concluded to be caused by the remarkable influence that the structural changes associated to the ferro-to-paraelectric phase transition has on the 4f -> 5d transition probabilities. The maximum polarizability change value Delta alpha(p)=1.2x10(-25) cm(3) obtained at room temperature is the largest ever measured for a Nd(3+)-doped transparent material.

A transient three-dimensional heat transfer model of the human body

The objective of this work is to develop an improved model of the human thermal system. The features included are important to solve real problems: 3D heat conduction, the use of elliptical cylinders to adequately approximate body geometry, the careful representation of tissues and important organs, and the flexibility of the computational implementation. Focus is on the passive system, which is composed by 15 cylindrical elements and it includes heat transfer between large arteries and veins. The results of thermal neutrality and transient simulations are in excellent agreement with experimental data, indicating that the model represents adequately the behavior of the human thermal system. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Determination of particle concentration in the breathing zone for four different types of office ventilation systems

Many factors affect the airflow patterns, thermal comfort, contaminant removal efficiency and indoor air quality at individual workstations in office buildings. In this study, four ventilation systems were used in a test chamber designed to represent an area of a typical office building floor and reproduce the real characteristics of a modern office space. Measurements of particle concentration and thermal parameters (temperature and velocity) were carried out for each of the following types of ventilation systems: (a) conventional air distribution system with ceiling supply and return; (b) conventional air distribution system with ceiling supply and return near the floor; (c) underfloor air distribution system; and (d) split system. The measurements aimed to analyse the particle removal efficiency in the breathing zone and the impact of particle concentration on an individual at the workstation. The efficiency of the ventilation system was analysed by measuring particle size and concentration, ventilation effectiveness and the indoor/outdoor ratio. Each ventilation system showed different airflow patterns and the efficiency of each ventilation system in the removal of the particles in the breathing zone showed no correlation with particle size and the various methods of analyses used. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Dual mode cooling house in the warm humid tropics

Passive techniques as an alternative to artificial cooling can bring important energy, environmental, financial, operational and qualitative benefits. However, regions such as the wet tropics can reach high levels of thermal stress in which passive means alone are unable to provide appropriate thermal comfort standards for some parts of the year. Despite a great accumulation of empirical information on the passive performance of houses for either free-running or conditioned modes, very little work has been done on the thermal performance of buildings that can operate with a mixed-running strategy in warm-humid climates. Buildings with such design features are able to balance the needs for comfort, privacy, and energy efficiency during different periods of the year. As free-running and conditioned modes are believed by many to be 'opposite' approaches, and have been presented as separate strategies, this paper demonstrates that not all parameters are directly opposite and a possible dual-mode integrated operation can be used for warm-humid locations for maximum comfort and minimum energy requirements. For this purpose, simulation runs using ESP-R (University of Strathclyde, ESRU, UK) were based on the climate data of Darwin (Australia) and on the ventilation styles of the house: free running and conditioned. Design features applicable to both, i.e. for a dual mode operation could be identified and the differences between conditioned and free running were demonstrated and proved not to be totally conflicting and therefore suitable for a dual mode operation. Different daily usage profiles (five use patterns were defined), and zoning of sleeping and living areas are presented. The dual mode use patterns compared to the base case house, for all the user possibilities, had improved performances of 17-52%, when compared to the free-running mode and 66-98% when compared to the conditioned mode. Simulation runs using other warm-humid climates (Miami, USA; Sao Luis, Brazil; Kuala Lumpur, Malaysia) were also conducted and compared to the results found for Darwin. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Caracterização experimental e numérica do desempenho térmico de um edifício "gaioleiro": identificação de oportunidades de melhoria

O sector dos edifícios é responsável por uma percentagem significativa dos consumos de energia primária e de energia eléctrica em Portugal, associada principalmente ao conforto térmico dos seus ocupantes. A União Europeia pretende uma redução de 20%, até 2020, dos consumos de energia e consequentes emissões de CO2 através da melhoria da eficiência energética dos edifícios públicos e residenciais. Em Portugal, o Plano Nacional para a Eficiência Energética (PNAEE) tem por objectivo obter uma poupança anual de energia de pelo menos 1% até ao ano de 2016, tomando como base a média de consumos de energia final, registados entre 2001 e 2005. Neste contexto, os edifícios anteriores a 1990 (primeira versão do RCCTE) podem apresentar um potencial significativo de melhoria da sua eficiência energética com base na sua reabilitação. Os edifícios “Gaioleiros” (1880 – 1930) constituindo uma parte importante do património histórico da cidade de Lisboa, para os quais a informação sobre o seu desempenho térmico é limitada, considerou-se pertinente efectuar um estudo destinado à sua caracterização experimental e numérica, face à especificidade do comportamento térmico das suas paredes caracterizadas pela elevada espessura. No presente trabalho, apresenta-se a metodologia e os resultados experimentais da medição da resistência térmica das paredes e da medição das necessidades térmicas de aquecimento da habitação. Estes resultados experimentais foram utilizados na validação do modelo de simulação térmica da habitação, que posteriormente serviu para avaliar as suas necessidades térmicas de aquecimento (Nic) e de arrefecimento (Nvc), identificar oportunidades de melhoria e avaliar o respectivo potencial de reabilitação. Neste trabalho, como contributos para uma reabilitação sustentável, apresentam-se avaliações de oportunidades de melhoria com base em estratégias de reforço do isolamento térmico. Dos resultados obtidos concluiu-se que melhorando o isolamento térmico das paredes e vãos envidraçados é possível baixar consideravelmente os consumos de energia associados à habitação, cumprindo assim as exigências estabelecidas no RCCTE ao nível dos requisitos de qualidade térmica da envolvente e consumos energéticos para edifícios novos e grandes reabilitações.

Distributed Model Predictive Control for Housing with Hourly Auction of Available Energy

This paper presents a distributed model predictive control (DMPC) for indoor thermal comfort that simultaneously optimizes the consumption of a limited shared energy resource. The control objective of each subsystem is to minimize the heating/cooling energy cost while maintaining the indoor temperature and used power inside bounds. In a distributed coordinated environment, the control uses multiple dynamically decoupled agents (one for each subsystem/house) aiming to achieve satisfaction of coupling constraints. According to the hourly power demand profile, each house assigns a priority level that indicates how much is willing to bid in auction for consume the limited clean resource. This procedure allows the bidding value vary hourly and consequently, the agents order to access to the clean energy also varies. Despite of power constraints, all houses have also thermal comfort constraints that must be fulfilled. The system is simulated with several houses in a distributed environment.

Estudo comparativo de sistemas em aquecimento

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

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.

Controlo preditivo distribuído em edifícios para conforto térmico e alocação de cargas

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Electrónica Industrial

Controlo preditivo distribuído para conforto térmico em edifícios

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Electrónica Industrial

Projeto de uma instalação de climatização para um edifício hospitalar

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecância