O elevado consumo energético de edificações para o seu condicionamento térmico já é um dos maiores impactos ambientais da construção civil nos países desenvolvidos e, progressivamente, vem se tornando uma preocupação também nos países em desenvolvimento. Uma alternativa renovável relativamente recente, tanto para aquecimento como para resfriamento, são as bombas de calor geotérmicas (ground source heat pumps, GSHPs), que se valem da inércia térmica do solo para reduzir significativamente a demanda energética em relação ao ar. Apesar do seu grande potencial em reduzir o consumo de energia e as emissões de carbono, esta tecnologia ainda é quase inexistente na América Latina, não somente devido à falta de conhecimento ao seu respeito, mas também pela incerteza quanto à sua viabilidade frente a um custo inicial mais elevado. Embora existam muitas pesquisas sobre o funcionamento de GSHPs, grande parte do conhecimento prático quanto ao projeto, desempenho e viabilidade é baseada na experiência dos primeiros países onde a tecnologia começou a se tornar popular, e não pode ser assumida automaticamente como válida em outras situações sem uma avaliação prévia Estudos anteriores apontaram que o retorno econômico de GSHPs tende a ser maior em climas mais frios, enquanto a eficiência tende a ser maior em climas mais amenos, mas com sazonalidade. Por apresentar um bom balanço destas características, o Estado do Rio Grande do Sul apresenta potencial para um desempenho elevado de GSHPs. O objetivo deste trabalho é estimar os níveis de eficiência que esta tecnologia pode atingir em uma cidade de referência no Estado, assim como seu retorno econômico frente a ASHPs (air source heat pumps, ou seja, aparelhos de ar condicionado, ou A/C), seus limitantes e as dificuldades de projeto. Uma edificação unifamiliar residencial em Porto Alegre, projetada especialmente para estudos de sustentabilidade, foi utilizada como caso de estudo para o projeto conceitual completo de um GSHP vertical, um GSHP horizontal e um ASHP. Foram estimadas a demanda de energia e os custos de operação e de implantação para determinadas condições, que foram comparadas em um estudo de viabilidade econômica. Após, os resultados foram extrapolados por uma análise de sensitividade para condições mais genéricas de consumo. Através dos cálculos, observou-se que a tecnologia de GSHPs atingiu o dobro da eficiência dos A/C mais eficientes disponíveis para o caso de estudo. Economicamente, a tecnologia também se mostrou viável, e foram estimados limitantes econômicos a esta viabilidade. Por fim, o processo de projeto desenvolvido pode servir de auxílio a novos projetistas na área. / The high energy consumption in buildings for their thermal conditioning is already one of the greatest environmental impacts of civil construction in developed countries and, progressively, is also becoming a concern in the developing countries. A relatively recent renewable alternative, as much for heating as for cooling, are the ground source heat pumps, GSHPs, which take advantage of the thermal inertia of the ground to significantly decrease the energy demand comparing to air as a source. In spite of their huge potential for decreasing energy comsumption and carbon emissions, this technology is still almost inexistent in Latin America, due not only to lack of awareness, but mainly to uncertainties about their feasibility because of their higher investment cost. Although there are many researches about the characteristics and operation of GSHPs, great part of the practical knowledge as to the design, performance and feasibility is based in the experience from the first countries where the technology spreaded, and cannot be automatically assumed as valid without a previous evaluation. Former studies indicated that the economic profit of GSHPs tends to be higher in colder climates, while the efficiency tends to be higher in milder, but still seasonal climates. For presenting a good balance among these factors, the Rio Grande do Sul State shows potential for a high performance of GSHPs The objective of this work is to estimate the efficiency levels that can be reached by this technology in a reference city in the State, as its financial feedback compared to ASHPs (air source heat pumps, the traditional air conditioners, or A/C), its limitations and the design difficulties. A residential single-family building in Porto Alegre, specifically designed for sustainability studies, was used as case study for the complete conceptual design of a vertical GSHP, a horizontal GSHP and an ASHP. The energy demand and operation and installation costs for specific conditions were estimated and compared in a economic feasibility study. After, the results were extrapolated through a sensitivity analysis for more generic situations of consumption. Through the calculations, it was observed that the technology achieved twice the efficiency of the most efficient A/C available for the case study. Economically, the technology showed itself viable, and economic limitations were also estimated. At last, the developed design process can also serve as aid to new designers in the field.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-05-22T14:42:17Z No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 11672574 bytes, checksum: 5bf89f8b81d381d3a77f4d0f8236dc47 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-22T14:42:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 11672574 bytes, checksum: 5bf89f8b81d381d3a77f4d0f8236dc47 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / Human society in general, and Brazil in particular, face severe scenarios, from restricted energy supply to climate change and other challenges for a sustainable future. Thus renewable energy alternatives offering lower environmental and social impacts such as solar energy are subjects of special interest. The present work refers to this challenging picture. As a way to apply renewable energy, solid adsorption air conditioning favors energy security and contributes to the mitigation of greenhouse gases due to the lower dependency in regard to primary energy. It allows to a reduction on demand peaks, and to a natural adjustment between supply and demand levels. Moreover, the materials used in such systems present low environmental impact, especially the refrigerant fluid: water, abundant in nature and non-toxic. The general objective of this work is the development of an experimental chiller using local technology, resulting in a state-of-the-art performance level. Specific objectives include the development of a representative model for the adsorber, the comparison of adsorption kinetics between two fractions of silica gel, the evaluate how specific heat and mass diffusion influence the chiller performance. The numerical model contributions are related to the use of specific heat of the adsorbed phase, and mass diffusion for cycle characterization. The model resulted representative of the experimental behavior. COP was found to be 0,53 and SCP is 68 W/kg for 2.0 mm beads. These values are comparable or higher to the ones reported in literature for silica gel in loose grains. The use of a crushed silica gel of smaller size (026 mm) resulted in lower level of performance, which is probably due to the reduction of porosity after crushing. / A humanidade em geral, e o Brasil em particular, enfrentam duros cenários de restrição de energia, mudanças climáticas e outros desafios para um futuro sustentável. Assim, alternativas de energia renovável, de menor impacto ambiental e social, como a energia solar, se tornam objeto de especial interesse. É dentro desse quadro desafiador que se insere o presente trabalho. Como aplicação de energia renovável, a climatização a adsorção se configura como fator de segurança energética e contribui para a mitigação das emissões de gases efeito estufa, ao reduzir a dependência de energia primária. Conduz à redução de picos de demanda, e apresenta um ajuste natural entre demanda e oferta. Além disso, os materiais utilizados são de baixo impacto ambiental, especialmente o refrigerante: a água, abundante na natureza e atóxica. O objetivo geral do presente trabalho é desenvolver um chiller experimental com tecnologia nacional que permita atingir níveis de desempenho comparáveis ao estado da arte. Os objetivos específicos são: desenvolver um modelo representativo para o reator adsortivo, comparar a cinética de adsorção em duas granulometrias de sílica gel, e estudar a influência do calor específico e da difusão de massa. O modelo numérico trouxe como contribuições originais considerar o calor específico da fase adsorvida e a difusão de massa para caracterização do ciclo. O modelo resultou representativo do comportamento verificado experimentalmente. Foram obtidos COP de 0,53 e SCP de 68 W/kg para partículas de adsorvente de 2,0 mm, valores comparáveis ou superiores aos registrados na literatura para sílica gel em grãos soltos. A fração de granulometria menor (0,26 mm) teve desempenho inferior, provavelmente devido à redução de porosidade após britagem.

Amebas de vida livre (AVL) são protozoários amplamente distribuídos na natureza e em ambientes artificiais. Alguns gêneros são oportunistas ou patogênicos, com característica anfizóica, são esses: Acanthamoeba spp., Naegleria spp., Balamuthia spp., Sappinia spp., e recentemente Vermamoeba spp. AVL podem servirem de reservatórios de várias bactérias patogênicas, uma vez que se alimentam dessas no ambiente por fagocitose, algumas espécies de bactérias após internalizadas escapam da via de degradação sobrevivem e multiplicam-se no interior das amebas. Face ao exposto, o presente trabalho objetivou isolar e identificar AVL e as bactérias associadas presentes em águas de torres de resfriamento, cuja temperatura da água varia entre 25 a 30°C (ideal para o desenvolvimento de diversos microrganismos). Amebas foram isoladas em cultivo monoxênico com Escherichia coli inativadas pelo calor. Das amostras positivas, foram realizadas Reações em Cadeia de Polimerase (PCR), utilizando oligonucleotídeos específicos para cada gênero. Os produtos das PCR foram sequenciados e as sequências geradas foram comparadas com sequências parciais de cada gene alvo depositadas no GenBank. Das 36 amostras, 33 (91,66%) foram positivas para presença de AVL, destas 15 (45,4%) foram positivas para Acanthamoeba spp., 12 (36,3%) para Naegleria spp., 6 (18,2%) para Vermamoeba spp. Dos endossimbiontes pesquisados, somente Pseudomonas spp. foram identificadas em 13 (39,3%) isolados de AVL. Os resultados obtidos no presente estudo confirmam a presença de amebas de vida livre potencialmente patogênicas e carreadoras de bactérias patogênicas oportunistas que podem representar um risco à saúde humana. / Free-living amoebae (FLA) are protozoa widely distributed in natural and artificial environments. Some genus are opportunistic or pathogenic, with anfizoic feature : Acanthamoeba spp., Naegleria spp., Balamuthia spp., Sappinia spp., and recently Vermamoeba spp. AVL may serve as reservoirs for various pathogenic bacteria, since they feed by phagocytosis in the environment, some species of bacteria after internalized escape to the pathway of degradation surviving and multiplying within the amoebae. The aim of this study was to isolate and identify FLA and their associated bacteria present in water from cooling tower, whose temperature water varies between 25 to 30 °C (ideal for the development of different organisms). Amoebae were isolated in monoxenic cultivation with Escherichia coli inactivated by heat. Of the positive samples Polymerase Chain Reactions (PCR) were performed using specific primers for each genus. The PCR products were sequenced and the sequences were generated compared with partial sequences of each gene target deposited in GenBank. From the 36 samples, 33 (91.66%) were positive for the presence of FLA. Of these, 15 (45.4%) were positive for Acanthamoeba spp., 12 (36.3%) for Naegleria spp. and 6 (18.2 %) for Vermamoeba spp. Of the amoeba isolated, 13 (39.3%) were associated to bacteria wich belong to Pseudomonas genus (100%). Another bacteria investigated were absent. The results of this study confirm the presence of potentially pathogenic free-living amoebae as vehicles of opportunistic/pathogenic bacteria that can pose a risk to the human health.

O elevado consumo energético de edificações para o seu condicionamento térmico já é um dos maiores impactos ambientais da construção civil nos países desenvolvidos e, progressivamente, vem se tornando uma preocupação também nos países em desenvolvimento. Uma alternativa renovável relativamente recente, tanto para aquecimento como para resfriamento, são as bombas de calor geotérmicas (ground source heat pumps, GSHPs), que se valem da inércia térmica do solo para reduzir significativamente a demanda energética em relação ao ar. Apesar do seu grande potencial em reduzir o consumo de energia e as emissões de carbono, esta tecnologia ainda é quase inexistente na América Latina, não somente devido à falta de conhecimento ao seu respeito, mas também pela incerteza quanto à sua viabilidade frente a um custo inicial mais elevado. Embora existam muitas pesquisas sobre o funcionamento de GSHPs, grande parte do conhecimento prático quanto ao projeto, desempenho e viabilidade é baseada na experiência dos primeiros países onde a tecnologia começou a se tornar popular, e não pode ser assumida automaticamente como válida em outras situações sem uma avaliação prévia Estudos anteriores apontaram que o retorno econômico de GSHPs tende a ser maior em climas mais frios, enquanto a eficiência tende a ser maior em climas mais amenos, mas com sazonalidade. Por apresentar um bom balanço destas características, o Estado do Rio Grande do Sul apresenta potencial para um desempenho elevado de GSHPs. O objetivo deste trabalho é estimar os níveis de eficiência que esta tecnologia pode atingir em uma cidade de referência no Estado, assim como seu retorno econômico frente a ASHPs (air source heat pumps, ou seja, aparelhos de ar condicionado, ou A/C), seus limitantes e as dificuldades de projeto. Uma edificação unifamiliar residencial em Porto Alegre, projetada especialmente para estudos de sustentabilidade, foi utilizada como caso de estudo para o projeto conceitual completo de um GSHP vertical, um GSHP horizontal e um ASHP. Foram estimadas a demanda de energia e os custos de operação e de implantação para determinadas condições, que foram comparadas em um estudo de viabilidade econômica. Após, os resultados foram extrapolados por uma análise de sensitividade para condições mais genéricas de consumo. Através dos cálculos, observou-se que a tecnologia de GSHPs atingiu o dobro da eficiência dos A/C mais eficientes disponíveis para o caso de estudo. Economicamente, a tecnologia também se mostrou viável, e foram estimados limitantes econômicos a esta viabilidade. Por fim, o processo de projeto desenvolvido pode servir de auxílio a novos projetistas na área. / The high energy consumption in buildings for their thermal conditioning is already one of the greatest environmental impacts of civil construction in developed countries and, progressively, is also becoming a concern in the developing countries. A relatively recent renewable alternative, as much for heating as for cooling, are the ground source heat pumps, GSHPs, which take advantage of the thermal inertia of the ground to significantly decrease the energy demand comparing to air as a source. In spite of their huge potential for decreasing energy comsumption and carbon emissions, this technology is still almost inexistent in Latin America, due not only to lack of awareness, but mainly to uncertainties about their feasibility because of their higher investment cost. Although there are many researches about the characteristics and operation of GSHPs, great part of the practical knowledge as to the design, performance and feasibility is based in the experience from the first countries where the technology spreaded, and cannot be automatically assumed as valid without a previous evaluation. Former studies indicated that the economic profit of GSHPs tends to be higher in colder climates, while the efficiency tends to be higher in milder, but still seasonal climates. For presenting a good balance among these factors, the Rio Grande do Sul State shows potential for a high performance of GSHPs The objective of this work is to estimate the efficiency levels that can be reached by this technology in a reference city in the State, as its financial feedback compared to ASHPs (air source heat pumps, the traditional air conditioners, or A/C), its limitations and the design difficulties. A residential single-family building in Porto Alegre, specifically designed for sustainability studies, was used as case study for the complete conceptual design of a vertical GSHP, a horizontal GSHP and an ASHP. The energy demand and operation and installation costs for specific conditions were estimated and compared in a economic feasibility study. After, the results were extrapolated through a sensitivity analysis for more generic situations of consumption. Through the calculations, it was observed that the technology achieved twice the efficiency of the most efficient A/C available for the case study. Economically, the technology showed itself viable, and economic limitations were also estimated. At last, the developed design process can also serve as aid to new designers in the field.

Dentre as tendências de uso racional de recursos, principalmente energia, e da necessidade de assegurar a produtividade e qualidade na execução de atividades produtivas, destaca-se o conceito de edifício inteligente. Este ambiente materializa o conceito de integração dos sistemas prediais potencializando a otimização dos recursos e a eficiência do trabalho humano. Neste contexto, abordagens conceituais baseadas em sistemas a eventos discretos e técnicas derivadas de rede de Petri têm sido introduzidas como uma alternativa eficaz de modelagem e análise das soluções de integração dos sistemas prediais. Um resultado expressivo destas iniciativas são os métodos propostos para a modelagem e análise de estratégias de gerenciamento de sistemas de ar condicionado, utilizando uma abordagem híbrida, onde são considerados os aspectos de sistemas a eventos discretos e as variáveis de dinâmica contínua. Contudo, as abordagens e métodos existentes são limitados a soluções específicas de implementação, como os sistemas de ar condicionado com volume de ar contínuo. Assim, o presente trabalho introduz uma extensão destas abordagens para modelar e analisar soluções de automação predial que incluem sistemas de ar condicionado com volume de ar variável. A eficiência deste método na concepção e validação destas soluções é ilustrada através de um estudo de caso. / Among the trends of rational use of resources, especially energy, and the need to ensure productivity and quality in the implementation of productive activities, there is the concept of intelligent building. This environment materializes the concept of integrating building systems, powering the optimization of resources and the efficiency of human labor. In this context, conceptual approaches that are based on systems of discreet events and techniques, which are derived from the Petri nets, have been introduced as an effective alternative to modeling and analysis of solutions of building systems integration. A significant result of these initiatives are the proposed methods for modeling and the analysis of strategies for air conditioning systems management using a hybrid approach where the aspects of systems of discreet events and the variables of continuing dynamic are considered. However, the existing methods and approaches are limited to their specific implementation solutions, such as air conditioning systems with continuous volume of air. Thus, this work introduces an extension of these approaches to model and analyze the building automation solutions that include air conditioning systems with variable volume of air. The efficiency of this method in the design and validation of these solutions is illustrated through a case study.

Submitted by Natalia de Souza Gonçalves (natalia.goncalves@ufpe.br) on 2016-09-28T11:56:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_ClecioCosta_final2016_library3.pdf: 3000598 bytes, checksum: eaa89ac5922423ba09bca9160b998bb6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T11:56:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_ClecioCosta_final2016_library3.pdf: 3000598 bytes, checksum: eaa89ac5922423ba09bca9160b998bb6 (MD5) Previous issue date: 2016-01-13 / De acordo com a Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Conservação de Energia – ABESCO, no ano de 2014 o Brasil desperdiçou 10% da energia elétrica produzida no país. Aproximadamente 22% dessa energia desperdiçada, correspondem às perdas advindas do consumidor comercial. Ressalta-se que os equipamentos de condicionadores de ar podem chegar a representar 30% desse consumo de energia elétrica. Vale destacar que o escopo principal da proposta deste trabalho é a obtenção da redução do consumo elétrico. Com isso, este trabalho tem como proposta mitigar o consumo de energia elétrica, reduzir os custos, aumentar a vida útil dos equipamentos de condicionadores de ar e evitar desperdícios elétricos. Para isso, foi utilizada a tecnologia Arduino com objetivo de desenvolver uma ferramenta embarcada sensível ao contexto e uma placa de controle que irá substituir a original do equipamento. Estes irão automatizar o funcionamento do sistema de condicionadores de ar e buscar um ganho socioeconômico, fornecendo um melhor serviço ao sistema de refrigeração com um menor consumo energético. A proposta é composta de duas fases: a primeira fase monitora e coleta informações do funcionamento dos equipamentos de condicionadores de ar durante um período de tempo e realiza uma análise dos dados coletados para melhor parametrizar os ajustes aplicados na segunda fase. Esta consiste na substituição da placa de controle original do equipamento pela desenvolvida na proposta deste, juntamente com a ferramenta desenvolvida com todos os ajustes oriundos da análise dos dados. A validação deste trabalho é feita através da aplicação do sistema desenvolvido, por um período de seis meses; complementada pela realização de uma pesquisa de satisfação feita com os usuários. / According to the Brazilian Association of Energy Conservation Service Companies - ABESCO, in 2014 the Brazil wasted 10% of the electricity produced in the country. Approximately 22% of this wasted energy, correspond to losses from the commercial customer. It is noteworthy that the air conditioning equipment can account for up to 30% of electricity consumption. Therefore, this paper aims to mitigate the consumption of electric energy, reduce costs, extend the life of air conditioners electrical equipment and avoid waste. It is worth noting that the main scope of the purpose of this study is to obtain the reduction of power consumption. For this, the Arduino technology was used in order to develop an embedded context-sensitive tool and a control board that will replace the original equipment. These will automate the operation of air conditioners system and seek a socioeconomic gain, providing a better service to the refrigeration system with a lower energy consumption. The proposal consists of two phases: the first phase monitors and collects information of the operation of air conditioning equipment for a period of time and performs an analysis of the data collected to better parameterize the adjustments in the second phase. This involves replacing the original control board equipment developed for the purpose of this, together with the tool developed with all adjustments arising from the data analysis. The validation of this work is done by applying the developed system for a period of six months; complemented by conducting a satisfaction survey of users.

O ser humano consome grandes quantidades de energia para satisfazer as suas necessidades de conforto. Dentro do setor automotivo, depois da energia consumida com a mobilidade em si, o ar condicionado é o maior consumidor. O sistema de climatização para aplicações automotivas tem características particulares, diferentes de sistemas de climatização para outros ambientes. Em uma aplicação automotiva a variação de condições é bastante significativa, como por exemplo, a carga solar que é imposta, a velocidade do veículo, umidade do ar, as temperaturas interna e externa, variação do número e da posição dos ocupantes no interior do veículo, diferentes regimes de rotação e carga do motor, etc. O sistema deve, portanto, ser projetado para funcionar sob todas estas condições e propiciar condições de conforto térmico com o menor consumo de energia. No presente trabalho o objetivo é o projeto e a simulação de um ciclo de refrigeração que atenda aos requerimentos de carga térmica para um automóvel compacto em um ensaio específico realizado em túnel de vento. A partir da carga térmica, o ciclo de refrigeração é dimensionado seguindo-se o procedimento de projeto, que engloba o dimensionamento dos componentes principais como compressor, condensador, evaporador e o dispositivo de expansão. Os resultados dos cálculos teóricos são comparados com o dimensionamento do veículo real, permitindo se chegar a conclusões sobre o projeto. A avaliação do desempenho do sistema projetado é realizada por meio de um procedimento de simulação proposto, e os resultados comparados com os do veículo testado. O objeto de estudo é o sistema de refrigeração de um veículo compacto de quatro portas de fabricação nacional, submetido a um teste de desempenho do ciclo em um túnel de vento. O procedimento de dimensionamento pode ser usado para o projeto básico do sistema de refrigeração. Os resultados obtidos com o modelo de simulação proposto são bastante razoáveis. O modelo pode ser utilizado para prever o resultado de modificações no ciclo de refrigeração, como a troca de componentes, ou mesmo para prever o funcionamento do sistema sob outras condições de operação. A utilização do modelo fica restrita aos limites da validade dos modelos semi-empíricos dos componentes, não sendo recomendada a utilização fora desses limites. Ainda assim, a faixa de aplicação é grande o suficiente para simular a maioria das condições de trabalho encontradas na climatização veicular. / Human being spends a large amount of energy to satisfy its comfort needs. In the automotive applications, air conditioning is the second larger energy consumption system, after the mobility system itself. The refrigeration system for automotive application has peculiar characteristics, which are different from other refrigeration systems (e.g. buildings, food refrigeration, etc). In an automotive application, variation of several conditions are highly significant, such as the sun load, ambient temperature and humidity, the number and position of the occupants inside the vehicle, different engine loads and speeds and so on. The system must, therefore, be designed to operate satisfactorily under all these conditions and to provide thermal comfort with smallest possible energy consumption. The objective of this work is to present the project and simulation of a refrigeration cycle for a compact size vehicle in order to meet thermal load requirements of a specific wind tunnel test. From the thermal load, the refrigeration cycle is designed according to a design procedure, which includes the sizing of main components such as compressor, condenser, evaporator and expansion device. The results of the calculations are compared with the actual vehicle design. The performance evaluation is achieved by using a proposed simulation procedure, and the simulation results are compared with the actual vehicle test results. The study is conducted on the refrigerating system of a 4-door compact size vehicle locally manufactured, which was submitted to a refrigeration cycle performance test in a wind tunnel. The design procedure can be used for sizing a baseline refrigeration cycle. The results achieved with the proposed simulation model are acceptable. The model can be used to predict the impact of a modification in refrigeration cycle such as a component change, or even to predict the system balance point under different operating conditions. The application of the model is restricted to the range of validation of the component semiempirical models, so that the use beyond these limits is not recommended. The range of application, however, is wide enough to accommodate most of the operating conditions found in the vehicular refrigeration applications.

O conforto térmico e a qualidade do ar interior são fatores importantes a serem considerados tanto na fase de projeto quanto na operação dos edifícios. Este trabalho tem como objetivo avaliar as condições do ambiente térmico durante operação do sistema de condicionamento de ar por meio de medições em campo no período de verão. A pesquisa foi realizada em nove edifícios corporativos com climatização artificial na cidade de São Paulo, que foram selecionados conforme critérios pré-estabelecidos de sistema central com distribuição de ar por dutos. A estratégia de medição e o dimensionamento estatístico do número de amostras por edifício foram determinados de acordo com os resultados das primeiras medições. Coletaram-se os dados dos parâmetros ambientais com instrumentação correspondente em três pavimentos aleatórios de cada edifício. Posteriormente, compararam-se os dados com os níveis estipulados por normas técnicas nacionais e internacionais de conforto térmico e qualidade do ar interior, a fim de verificar a eficiência dos sistemas de distribuição de ar dos edifícios pesquisados no que diz respeito à remoção de poluentes, baseado na medição da concentração de dióxido de carbono, e ao provimento do conforto através da análise de variáveis como temperatura, umidade relativa e velocidade do ar. Os resultados mostraram que a maior parte da amostra se enquadrou nas categorias de ambientes térmicos estabelecidos pelas normas e que existe um potencial de conservação de energia nos edifícios de escritório em São Paulo. / Thermal comfort and indoor air quality are important factors to be considered during building design and operation. This study aims to evaluate thermal environment conditions during air conditioning system operation through field measurements in summer. The survey was conducted in nine office buildings with mechanical cooling in São Paulo. Measurement strategy and statistical determination of the number of samples per building were determined in accordance to the results of initial measurements. Environmental parameters data was collected with corresponding instrumentation in buildings and then compared with the levels required by national and international standards for thermal comfort and indoor air quality in order to verify air distribution efficiency in regard of pollutants removal, based on carbon dioxide concentration, and the provision of comfort through the analysis of variables such as temperature, relative humidity and air velocity. The results showed that most of the sample fitted into the categories of thermal environment established by the standards and that there is potential for saving energy in air-conditioned buildings in Sao Paulo.

A Qualidade do Ambiente Interior (QAI) é um dos principais fatores que determina a funcionalidade, harmonia, conforto e produtividade em um edifício. A QAI afeta a saúde e o conforto dos ocupantes de um edifício, bem como a habilidade dos mesmos em realizar tarefas, influenciando diretamente na produtividade. Quando a QAI é boa, os ambientes se tornam lugares mais desejáveis para estar, trabalhar e aprender. O ambiente de escolas e universidades pode exercer um impacto significativo na saúde e no aprendizado de crianças e estudantes universitários. A limitação da entrada de poluentes e contaminantes, bem como o fornecimento da quantidade adequada de ar externo filtrado e limpo, melhoram o desempenho acadêmico dos estudantes e não atinge a saúde dos mesmos. Este trabalho apresenta medições de parâmetros físicos e químicos, CO2, PM2,5, PM10, temperatura de bulbo seco e umidade relativa, efetuadas em uma sala de aula do prédio de Engenharia Mecânica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP) os quais os estudantes e professores estavam sujeitos. As medidas foram tomadas no ambiente interno e externo a sala de aula, onde atividades teóricas e práticas eram realizadas. A vazão de ar externo, previamente filtrado, era variada para a redução dos contaminantes gerados internamente. Constatou-se que os particulados PM2,5 e PM10 atingiram concentrações críticas de 6 e 30 vezes maiores do que o limite proposto pelas normas vigentes, respectivamente, bem como a concentração de CO2 que atingiu 3 vezes o limite recomendado. Porém, observou-se que o aumento da vazão de ar externo em aproximadamente 2200 m³/h foi suficiente para a diminuição da concentração de PM10 em 50% nos primeiros 20 minutos. Apesar da diminuição da concentração, a vazão recomendada de ar externo por pessoa não foi suficiente para a concentração de material particulado atingir os limites aceitáveis. Por fim, apresenta-se uma proposta de projeto detalhado de dois sistemas independentes de tratamento de ar que permitirão a realização de experimentos e estudos sobre a QAI, podendo-se variar a vazão de ar externo e a classe de filtragem da recirculação e da tomada de ar externo para dois laboratórios do Departamento de Engenharia Mecânica da EPUSP, que podem dar sequência aos estudos deste trabalho. / The Indoor Environmental Quality (IEQ) is one of the main factors that determines the functionality, harmony, comfort and productivity in a building. The IEQ affects the health and comfort of the occupants of a building, as well as the ability of them to perform tasks, influencing directly in productivity. When IEQ is good, the environments become more desirable places to be in, work and learn. The indoor environment of schools and universities can have a significant impact on the health and learning of children and college students. The limitation of input of pollutants and contaminants, as well as providing the appropriate amount of filtered and clean outside air, improve the academic performance of students and does not affect the health of the same. This paper presents measurements of physical and chemical parameters, CO2, PM2,5, PM10, dry bulb temperature and relative humidity, made in a classroom of the Mechanical Engineering building of the Polytechnic School of the University of São Paulo (EPUSP) which students and teachers were subject. The measurements were taken in the internal and external environment of the classroom, where theoretical and practical activities were conducted. The flow of outside air, previously filtered, was varied for the reduction of contaminants generated internally. It was found that the particulate PM2,5 and PM10 achieved critical concentrations of 6 and 30 times greater than the limit proposed by the current standards, respectively, and that the concentration of CO2 reached 3 times the recommended limit. However, it was observed that increasing outside air flow of approximately 2200 m³/h was enough to decrease the concentration of PM10 in 50% at the first 20 minutes. Despite the decreased concentration, the recommended flow of outside air per person was not enough for the concentration of particulate matter reaches the acceptable limits. Finally, a detailed project proposal is presented of two independent air treatment systems that will allow performing experiments and studies on the IEQ, being able to vary the flow of outside air and, the filters of the recirculation and external air intake for two laboratories of the Department of Mechanical Engineering of EPUSP, that can follow the studies of this work.

Os sistemas de ar condicionado automotivos sempre se utilizaram do conceito de operação do ciclo termodinâmico por compressão de vapor, sendo necessário para isso componentes básicos tais como fluído refrigerante, trocadores de calor e compressor. Apesar de diversas décadas de pesquisa e desenvolvimento desse sistema, algumas dificuldades ainda permanecem nos dias de hoje. Dessa forma, a investigação de outros mecanismos de refrigeração, que possam ser aplicados em sistemas automotivos de ar condicionado, é bem vinda. Uma dessas possibilidades é a aplicação dos tubos de vórtices, utilizados atualmente para fins industriais. Os tubos de vórtices são dispositivos que operam através da introdução de um fluxo de ar comprimido, sendo que ele possibilita a divisão deste fluxo em duas parcelas: um fluxo de alta temperatura e um fluxo de baixa temperatura. Tal dispositivo apresenta vantagens tais como a não necessidade da utilização de trocadores de calor e de fluídos refrigerantes. Desta forma, ele possibilita uma maior flexibilidade de posicionamento de saídas de ar em pontos do habitáculo do veículo os quais não são permitidos atualmente. A alimentação do tubo de vórtices se dá exclusivamente com fluxo de ar comprimido, que pode ser armazenado para consumo conforme necessidade. Adicionalmente, devido a esta característica, surge a possibilidade de executar o reaproveitamento de energia cinética, que no processo de frenagem é dissipada ao ambiente. O reaproveitamento energético pode ser efetuado através do redirecionamento dessa energia cinética para o compressor de ar. Baseado nessa possibilidade, foram inicialmente obtidos os dados de operação de um sistema de ar condicionado convencional, além do potencial de regeneração energética, sendo estes dados obtidos através de publicações técnicas e cálculos teóricos. Estabeleceu-se uma proposta de configuração dos componentes, assim como modos de operação do sistema. Posteriormente seguiu-se com uma pré-seleção dos componentes que influem diretamente na viabilidade do sistema. Os resultados mostraram a dificuldade de implementação dessa filosofia de sistema para veículos leves (automóveis de passeio), mostrando maior viabilidade para veículos comerciais de grande porte (tais como caminhões), principalmente aqueles dotados de sistema pneumático para a operação dos freios a ar e suspensão pneumática. / Automotive air conditioning systems have always utilized the thermodynamic vapor-compression cycle concept, with the necessity of some basic components as refrigerant fluid, heat exchangers and compressor. Although research and development of these systems have been made along many decades, some difficulties still remain nowadays. Then, the investigation of other mechanisms of refrigeration that could be applied to automotive air conditioning systems are welcome. One of these possibilities is the application of the Vortex Tubes, utilized nowadays for industrial applications. Vortex Tubes are devices that work with the introduction of an air compressed flow. These devices enable the division of the inlet flow in two flow fractions: one high and one low temperature flow. The application of these devices brings advantages, as an example no necessity of heat exchangers and refrigerant fluids. Then it enables a higher flexibility in the positioning of air outlets in some cabin position, that are not possible nowadays. The feeding of vortex tubes occurs only with compressed air flow, which can be stored for consumption when necessary. In addition, because of this characteristic, there is the possibility of the kinetic energy reutilizing, that is dissiped to the environment in the braking process currently. This possibility of energetic reutilizing can be made through the transfer of this kinetic energy to the air compressor. Based on this possibility, it was obtained data about the operation of a conventional air conditioning system, besides the energetic regeneration potential data. These data were obtained through technical publications and theoretical calculations. It was established a configuration proposal for the components, as well as the system operation modes. Later, it was made a first selection of the components that have direct influence in the system viability. The results showed the difficulties in the application of this philosophy for light vehicles (passenger cars) with more viability for commercial vehicles use (for example trucks), mainly those vehicles that are equiped with a pneumatic system to the air brakes and air suspension.