ASHRAE transactions.

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Análise comparativa de diferentes tipos de sistemas de climatização e respectivas centrais de produção de água gelada e quente num hotel

A garantia do futuro da vida como a conhecemos, bem como de um hotel está, e será baseada no seu desenvolvimento sustentável, a racionalização dos recursos naturais, a gestão da energia e da água, minimizando o impacto que a sua actividade tem sobre o meio ambiente. A gestão da energia, gestão da água e a reciclagem serão cada vez mais, os vectores principais de todos os projectos, na sua concepção e na fase de exploração. A equipa que gere uma unidade hoteleira deverá ter sempre presente o custo energético por quarto, deve procurar optimizar o consumo energético, sem afectar o bem-estar do cliente, deve respeitar o meio ambiente, deve ter em consideração, que cada vez mais o cliente irá seleccionar o hotel, não só pelo preço, mas também pelo facto do hotel, respeitar o meio ambiente. Na fase de um novo projecto ou da modernização de uma unidade hoteleira, engenheiros, arquitectos, gestores, técnicos, devem partilhar o conhecimento e desenvolvimento do projecto desde o primeiro dia. No presente trabalho é feita a análise comparativa de diferentes tipos de sistemas de climatização e respectivas centrais de produção de água gelada e quente num hotel, seleccionar soluções, e guiar diferentes entidades, promotor de hotéis, donos de hotéis, arquitectos, empresas de fiscalização, projectistas e instaladores, gestor de exploração, gestor de manutenção. Utilizando o modelo de arquitectura de um hotel existente, onze pisos, com três pisos de zonas comuns, restaurantes, salas de reunião e sete pisos de quartos, com 182 quartos, com o software de origem nos E.U.A., Hourly Air Analysis Program, na versão 4.5, e que utiliza o método de cálculo da American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers,, foi efectuado o cálculo de carga térmicas, identificação e caracterização dos sistemas de climatização a estudar , definição de possíveis tipos de centrais de água gelada e quente, simulação energética dos vários sistemas definidos e respectivas tipos de solução de hotéis. Através das simulações efectuadas e através da previsão de consumos pode-se identificar as soluções que apresentam melhor eficiência e as mais amigas do ambiente.

Fungi, bacteria and pollens seasonally quantified at 3 basic schools in Lisbon: evaluation of ventilation need

Nowadays, most individuals spend about 80% of their time indoor and, consequently, the exposure to the indoor environment becomes more relevant than to the outdoor one. Children spend most of their time at home and at school and evaluations of their indoor environment are important for the time-weighted exposure. Due to their airways still in development, children are a sensitive group with higher risk than adults. Larger impact in health and educational performance of children demand indoor air quality studies of schools. The aim of this study was to assess the children exposure to bioaerosols. A methodology based upon passive sampling was applied to evaluate fungi, bacteria and pollens; its procedures and applicability was optimized. An indoor air study by passive sampling represents an easier and cheaper method when comparing with the use of automatic active samplers. Furthermore, it is possible to achieve important quality information without interfering in the classroom activities. The study was conducted in three schools, representative of different environments in the Lisbon urban area, at three different periods of the year to obtain a seasonal variation, to estimate the variability through the city and to understand the underneath causes. Fungi and bacteria were collected indoor and outdoor of the classrooms to determine the indoor/outdoor ratios and to assess the level of outdoor contamination upon the indoor environment. The children's exposure to pollen grains inside the classrooms was also assessed.

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.

Uma abordagem axiomática ao projecto de sistemas de climatização

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Mecânica pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia.A presente dissertação foi preparada no âmbito do protocolo de Abril de 2002 assinado entre a FCT da Universidade Nova de Lisboa e a ESTS do Instituto Politécnico de Setúbal

Estudo para a optimização dos sistemas de climatização com vista à obtenção de um edifício com baixas necessidades energéticas em climatização

A presente tese tem como principal objectivo abordar o tema da eficiência energética em edifícios, no que se refere aos sistemas de climatização. O desenvolvimento deste projecto realizou-se em torno dos consumos energéticos dos diferentes sistemas de climatização estudados (e por conseguinte da envolvente do edifício), focando o cumprimento dos requisitos térmico e energéticos das normas vigentes (RCCTE e RSECE) em Portugal, tendo como objectivo identificar os parâmetros com maior impacto e a relação tendencial entre as soluções construtivas e tecnológicas adoptadas, sempre com o horizonte de maximizar a eficiência energética e diminuir a dependência face à energia primária e consequentemente a emissão de gases que provocam o efeito de estufa. É âmbito desta tese comparar diferentes tipos de sistemas de climatização a nível energético e torná-los os mais eficientes possíveis, para que também se possam tornar monetariamente aliciantes e aumentar o rácio entre benefício/custo. Para tal, numa primeira fase foi feito um estudo térmico da envolvente do edifício, tendo sido utilizado um software de simulação energética de edifícios acreditado pela norma ASHRAE 140-2004 para se poder compreender como o edifício se comportava ao longo do ano, e introduzir algumas correcções na respectiva envolvente, para baixar as potências térmicas/eléctricas dos equipamentos do sistema de AVAC. De seguida foram estudados três sistemas possíveis de climatização para o edifício, de modo a identificar o mais eficiente numa base anual, bem como a possibilidade de combinar o uso de fontes de energia renováveis com o intuito de satisfazer ao máximo as necessidades térmicas do edifício e, ainda, de minimizar o consumo de energia de origem não renovável. Por fim, para avaliar as diferentes potencialidades de cada sistema de climatização estudado, fez-se o respectivo estudo à sua viabilidade económica. Nas considerações finais da presente tese é realizado um estudo aos benefícios que uma possível alteração da arquitectura do edifício pode trazer no aumento da iluminação natural do mesmo integrado com um controlo da iluminação artificial necessária para os diferentes espaços climatizados. Os resultados obtidos foram comparados entre si e corrigir a envolvente exterior reduz os consumos energéticos do edifício em cerca de 11%. As medidas correctivas propostas no sistema de climatização base originam uma redução energética igual a 43%. A nível ambiental, é possível a redução do número de emissões de CO2 em cerca de 72.1%.

Avaliação do clima interior no Museu Nacional de Arte Antiga

Os edifícios antigos assumem um papel fundamental na sociedade uma vez que são um símbolo do passado. Muitos museus portugueses encontram-se inseridos nestes edifícios, normalmente caracterizados por microclimas próprios que nem sempre correspondem às condições ideais para uma correcta conservação das colecções. Os materiais reagem a variações de temperatura e humidade relativa, o que pode levar à sua degradação. As directrizes para definir o clima interior têm evoluído nos últimos anos. Inicialmente procuravam-se valores exactos que garantissem ambientes ideais. No entanto, com o passar dos anos e como consequência do aumento do conhecimento esta abordagem foi substituída pela busca de intervalos sustentáveis, tendo sempre a preocupação de garantir uma correcta conservação dos materiais. Abandonou-se a procura por valores ideais e adequados a todos os climas e começou-se a definir intervalos com base no microclima histórico. Neste trabalho pretendeu-se analisar o microclima interior do Museu Nacional de Arte Antiga, em Lisboa (Portugal) e a forma como este influencia as condições de conservação, com o estudo de 11 salas. Através de registos climáticos horários recolhidos no interior do Museu e relativos ao ano de 2014 foi efectuada uma análise do seu comportamento e averiguou-se a eficiência do sistema de climatização presente no Museu. Efectuou-se uma avaliação das condições de conservação (especificação ASHRAE) e testou-se a aplicação de uma metodologia dinâmica (metodologia FCT-UNL) com intervalos mais tolerantes, mas mantendo as condições de conservação. Observou-se a existência de um microclima bastante estável, confirmando a presença de um sistema de climatização, onde não é possível notar o efeito da inércia térmica e onde as solicitações exteriores parecem ter apenas alguma influência no clima interior. Constatou-se ainda a ausência de condensações superficiais e verificou-se que os limites de temperatura e humidade relativa impostos não são cumpridos na maioria do tempo. No entanto, o Museu apresenta uma boa classificação geral no que respeita à qualidade do ambiente para a conservação, pelo que foi possível avançar com a sugestão de novos intervalos - dinâmicos e mais adequados às limitações do edifício.

Ympäristöluokitusjärjestelmät talotekniikan suunnitteluprosessissa

Vihreä rakentaminen on voimakkaasti kasvava rakennusliiketoiminnan osa-alue, johon useat toimijat ovat alkaneet herätä. Suomessakin on otettu käyttöön erilaisia ympäristösuorituskyvyn mittarointijärjestelmiä, joilla pyritään varmentamaan laadukas lopputulos vihreille rakennuksille. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää vihreän rakentamisen kannattavuutta. Työn teoriaosassa käydään läpi ympäristöluokitusjärjestelmien ominaisuuksia ja eroavaisuuksia sekä LEED-ympäristöluokitusjärjestelmän sisältö ja suhde Suomen rakentamismääräyksiin. Työn empiirisessä osassa tutkitaan LEED:n talotekniselle suunnittelulle aiheuttamia vaikutuksia sekä niihin liittyvien valintojen elinkaarikustannuksia. Vaikutuksia tutkitaan suunnitteluohjeiden ja -vaatimusten tasolta, suunnittelijoiden ja haastattelujen pohjalta sekä tutkimalla case-kohdetta, jossa tavoitteena on korkeimman LEED-luokituksen saavuttaminen.

Occupants' adaptive responses and perception of thermal environment in naturally conditioned university classrooms

A year-long field study of the thermal environment in university classrooms was conducted from March 2005 to May 2006 in Chongqing, China. This paper presents the occupants’ thermal sensation votes and discusses the occupants’ adaptive response and perception of the thermal environment in a naturally conditioned space. Comparisons between the Actual Mean Vote (AMV) and Predicted Mean Vote (PMV) have been made as well as between the Actual Percentage of Dissatisfied (APD) and Predicted Percentage of Dissatisfied (PPD). The adaptive thermal comfort zone for the naturally conditioned space for Chongqing, which has hot summer and cold winter climatic characteristics, has been proposed based on the field study results. The Chongqing adaptive comfort range is broader than that of the ASHRAE Standard 55-2004 in general, but in the extreme cold and hot months, it is narrower. The thermal conditions in classrooms in Chongqing in summer and winter are severe. Behavioural adaptation such as changing clothing, adjusting indoor air velocity, taking hot/cold drinks, etc., as well as psychological adaptation, has played a role in adapting to the thermal environment.

Simulation of urban microclimates

Urban microclimates are greatly affected by urban form and texture and have a significant impact on building energy performance. The impact of urban form on energy consumption in buildings mainly relates to the availability of the uses of solar radiation, daylighting and natural ventilation. The urban heat island (UHI) effect increases the risk of overheating in buildings as well as the maximum energy demand for cooling. A need has arisen for a robust calculation tool (using the first-cut calculation method) to enable planners, architects and environmental assessors, to quickly and accurately compare the impact of different urban forms on local climate and UHI mitigation strategies. This paper describes a tool for the simulation of urban microclimates, which is developed by integrating image processing with a coupled thermal and airflow model.

Decision making for HVAC&R system selection for a typical office building in the UK

Demands for thermal comfort, better indoor air quality together with lower environmental impacts have had ascending trends in the last decade. In many circumstances, these demands could not be fully covered through the soft approach of bioclimatic design like optimisation of the building orientation and internal layout. This is mostly because of the dense urban environment and building internal energy loads. In such cases, heating, ventilation, air-conditioning and refrigeration (HVAC&R) systems make a key role to fulfill the requirements of indoor environment. Therefore, it is required to select the most proper HVAC&R system. In this study, a robust decision making approach for HVAC&R system selection is proposed. Technical performance, economic aspect and environmental impacts of 36 permutations of primary and secondary systems are taken into account to choose the most proper HVAC&R system for a case study office building. The building is a representative for the dominant form of office buildings in the UK. Dynamic performance evaluation of HVAC&R alternatives using TRNSYS package together with life cycle energy cost analysis provides a reliable basis for decision making. Six scenarios broadly cover the decision makers' attitudes on HVAC&R system selection which are analysed through Analytical Hierarchy Process (AHP). One of the significant outcomes reveals that, despite both the higher energy demand and more investment requirements associated with compound heating, cooling and power system (CCHP); this system is one of the top ranked alternatives due to the lower energy cost and C02 emissions. The sensitivity analysis reveals that in all six scenarios, the first five top ranked alternatives are not changed. Finally, the proposed approach and the results could be used by researchers and designers especially in the early stages of a design process in which all involved bodies face the lack of time, information and tools for evaluation of a variety of systems.

A study of adaptive thermal comfort in a well-controlled climate chamber

This paper aims to critically examine the application of Predicted Mean Vote (PMV) in an air-conditioned environment in the hot-humid climate region. Experimental studies have been conducted in a climate chamber in Chongqing, China, from 2008 to 2010. A total of 440 thermal responses from participants were obtained. Data analysis reveals that the PMV overestimates occupants' mean thermal sensation in the warm environment (PMV > 0) with a mean bias of 0.296 in accordance with the ASHRAE thermal sensation scales. The Bland–Altman method has been applied to assess the agreement of the PMV and Actual Mean Vote (AMV) and reveals a lack of agreement between them. It is identified that habituation due to the past thermal experience of a long-term living in a specific region could stimulate psychological adaptation. The psychological adaptation can neutralize occupants’ actual thermal sensation by moderating the thermal sensibility of the skin. A thermal sensation empirical model and a PMV-revised index are introduced for air-conditioned indoor environments in hot-humid regions. As a result of habituation, the upper limit effective thermal comfort temperature SET* can be increased by 1.6 °C in a warm season based on the existing international standard. As a result, a great potential for energy saving from the air-conditioning system in summer could be achieved.

Comparação entre resultados experimentais e computacionais do comportamento térmico de um ambiente

O presente trabalho apresenta uma comparação entre resultados computacionais, obtidos através do "software" EnergyPlus e experimentais do comportamento térmico de um ambiente condicionado e não condicionado. Para tanto, monitoraram-se os dados climáticos de radiação, velocidade do vento e temperatura, no período de 11 a 20 de janeiro de 2002 e produziu-se um arquivo climático. Simultaneamente, fez-se a aquisição das temperaturas de uma sala-teste, localizada no terceiro pavimento de um prédio na cidade de Porto Alegre, bem como das salas adjacentes. As temperaturas do ar de insuflamento e de retorno dos condicionadores de ar, localizados na sala-teste, foram medidas durante o dia, em seis dias do período de monitoramento. Mediu-se também a velocidade do ar de retorno e determinou-se a potência sensível de refrigeração. Os ganhos de calor interno da sala também foram medidos e utilizaramse as formulações apresentadas pela ASHRAE, 2001, para determiná-los em relação às pessoas e à infiltração. Tais dados foram declarados ao programa como variáveis de entrada. As simulações do comportamento térmico da sala-teste foram implementadas informando-se ao programa a temperatura das salas ou os coeficientes de uma equação representativa das mesmas. Por considerar que a primeira representava melhor as condições térmicas das salas contíguas, utilizou-se esta modalidade para análise As simulações foram conduzidas, alterando-se opções fornecidas pelo programa: modelo de céu isotrópico e anisotrópico, coeficiente de convecção simples e detalhado. Os resultados da carga térmica e temperatura ambiente da sala-teste obtidos nas simulações foram comparados com os dados experimentais do período de monitoramento. A melhor concordância foi obtida para o modelo anisotrópico, coeficiente de convecção detalhado. Constatou-se uma grande discrepância entre as cargas térmicas, para o modelo de convecção simples. Assim, conclui-se que o "software" EnergyPlus representa bem o comportamento térmico de uma edificação "termicamente pesada" para coeficiente de convecção detalhado, necessitando pesquisa para as demais edificações.