Trocadores de Calor Solo-Ar (TCSA) são dispositivos usados para melhorar o condicionamento térmico de ambientes construídos. Eles funcionam através da ventilação do ar por um ou mais dutos enterrados, utilizando o solo como fonte ou sumidouro de calor. Em virtude da defasagem entre as temperaturas do ar e das camadas superficiais da Terra, é possível resfriar o ar no verão e aquecê-lo no inverno. Seus princípios de operação baseiam-se na mecânica dos fluidos e transferência de calor, áreas onde a teoria Construtal tem sido usada para melhorar o desempenho, ou reduzir imperfeições, de vários sistemas térmicos, após uma estratégica análise de suas geometrias (ou de seu design), também chamada de método Design Construtal que se fundamenta na lei construtal. Dessa lei, projetos em engenharia devem começar, por exemplo, descobrindo as arquiteturas que facilitam o escoamento entre uma fonte pontual e um volume, ou vice-versa. Explorando esses conceitos para TCSA, onde a corrente é o calor que flui entre os dutos e o solo, esta tese objetiva centralmente avaliar o desempenho térmico desses dispositivos em função de possíveis desenhos de suas estruturas. Particularmente, isso foi feito: (1) usando um duto e variando seu diâmetro e vazão de ar; (2) inserindo novos dutos, até um total de cinco, mantendo a vazão de ar constante, e estudando diversas disposições geométricas. Numericamente, foram empregados dois modelos testados e validados a partir de dados experimentais, que foram simulados no código comercial de dinâmica dos fluidos computacional, FLUENT, o qual baseia-se em métodos de volumes finitos. As geometrias e malhas foram geradas no software GAMBIT. Dos resultados numéricos, esta tese também avançou desenvolvendo novos modelos para o conceito de potencial térmico instantâneo, que é uma medida das diferenças de temperatura entre a saída e a entrada dos dutos de TCSA. Descobriu-se que estes modelos podiam ser simplificados em termos de funções senoidais, facilitando análises e definições analíticas subsequentes, criando um quadro resumo para grandes volumes de dados simulados. Das avaliações dos resultados nos estudos com um duto, foram encontradas faixas para a obtenção de rendimentos térmicos anuais estimados em pelo menos 80%, com mudanças no diâmetro e/ou vazão do ar. Analisando múltiplos dutos, foram reveladas melhorias significativas de rendimento com: (1) o aumento no número de dutos; (2) a redução, até certos limites, da razão entre os espaçamentos verticais e horizontais entre eles; (3) a ampliação da razão entre o volume da instalação e o volume do domínio computacional. Destaca-se, ainda, que em todos os casos foram calculados balanços energéticos, com a estimativa das taxas (e quantidade) de calor trocado, bem como da energia elétrica consumida pelos ventiladores, mostrando sua viabilidade no condicionamento de ar com redução do consumo de energia elétrica. / The Earth-Air Heat Exchangers (EAHE) are devices used to improve the thermal conditions of built environments. They work by blowing the air inside buried ducts to use the soil as heat source or sink. Due to a phase difference between the air and ground temperatures, it is possible to cool the air in the summer and heat it in the winter. These operating principles are based on the areas of fluid mechanics and heat transfer, where the Constructal theory has been used to improve the performance, or reduce imperfections, of several thermal systems, after a strategic evaluation of their geometries (or their design), also called Constructal Design method, which is anchored by the constructal law. From this law, engineering projects should begin, for example, finding the architectures which ease the flow between a source point and a volume, or vice versa. Bringing these concepts to EAHE, where the current is the heat which flows between the ducts and the soil, this thesis mainly aims to assess the thermal performance of EAHE due to possible designs of their layouts. Particularly, this was done by: (1) adopting one duct and varying its diameter and/or the air flow; (2) using up to five ducts, keeping the air flow constant, and studying various geometric shapes. Numerically, two models were used, which have been tested and validated from experimental data, and the simulations were done in the CFD software FLUENT, which is based in the finite volume methods. The geometries and meshes were generated by the software GAMBIT. From the numerical results, this thesis also pursued developing new models for the concept of the instantaneous thermal potential, which is a measure of the temperatures differences between the ducts outlet and inlet. It was found that these models can be simplified in terms of sinusoidal functions, helping analysis, definitions, and creating a framework to summarize large volumes of simulated data. From the evaluation of the data in the studies with one duct, ranges for changes in their diameter and/or air flow were found to obtain at least 80% of estimated annual efficiency. Analyzing multiple ducts, significant improvements in efficiency were also obtained by: (1) increasing the number of ducts; (2) reducing, to some extent, the ratio between their vertical and horizontal spacings; (3) increasing the ratio between the installation volume and the computational domain. It should also be highlighted that in all cases the energy balances were computed, to find the rates (and amounts) of exchanged heat, as well as the electric energy consumed by the fans, showing the economic viability of using EAHE as devices for air conditioning.

O desconforto térmico nas salas de aula e nos estúdios do prédio principal da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (FAU-USP) sempre foi um dos principais motivos de reclamação por parte dos usuários. Tal desconforto acontece tanto devido ao frio quanto devido ao calor, mas as altas temperaturas nos ambientes de aprendizado têm o impacto de desconcentrar os alunos em suas atividades. Problemas quanto aos altos níveis de iluminação natural e a falta de flexibilidade quanto ao ajuste dos níveis de iluminância - principalmente nas salas de aula, em que há necessidade de escurecimento do ambiente para apresentações com a utilização de retroprojetor - também contribuem para a insatisfação dos usuários. A definição do potencial da ventilação natural como estratégia fundamental de projeto, associada ao sombreamento e à massa térmica, é o objetivo desta pesquisa. A redução das temperaturas operativas em cenário climático atual e em cenário de mudança climática, decorrente da redução da carga térmica no edifício, constitui a principal referência de análise de desempenho. Análises adicionais relacionadas à iluminação natural também foram conduzidas, como forma de olhar para o desempenho da edificação de maneira integrada. Por meio de simulações computacionais e do levantamento de campo, foram elaboradas recomendações de projeto para a edificação, contemplando o emprego das estratégias supracitadas. Entretanto, devido a limitações quanto à intervenção no prédio colocadas pelo Conselho de Defesa do Patrimônio Histórico, Arqueológico, Artístico e Turístico do Estado de São Paulo (CONDEPHAAT), a premissa fundamental deveria ser a solução dos problemas de conforto de modo que não interferissem visualmente na arquitetura. A substituição do conjunto de domos da cobertura, dentro do contexto da reforma pela qual passava o prédio desde 2010 e intensificada no final de 2013, exigiria análises de desempenho térmico e visual fundamentais para o sucesso do programa da reforma. O custo total das intervenções, associado à situação de dificuldade financeira da Universidade de São Paulo, não permitiriam que soluções fossem testadas in locu sem as corretas avaliações iniciais, sob o risco de os problemas de conforto serem perpetuados por mais algumas décadas. O convite do então diretor da FAU-USP, o Prof. Dr. Marcelo de Andrade Roméro, para participar dos trabalhos de análise veio no final de 2013 e constituiu a base da atual dissertação. A finalização da pesquisa é a proposição de recomendações de desempenho térmico e visual para o prédio - parcialmente incorporadas na reforma recentemente concluída -, como a alteração do material dos domos e o aumento da ventilação permanente através da cobertura. Outras recomendações não incorporadas incluem sombreamento externo da cobertura e alteração do mobiliário dos estúdios, a fim de proporcionar flexibilidade no controle dos níveis de iluminação natural nesses ambientes. As recomendações não incorporadas, contudo, podem servir de consulta para novas eventuais intervenções no edifício. / The thermal discomfort in classrooms and studios in the main building of the University of São Paulo Faculty of Architecture and Urbanism (FAU-USP) has always been one of the main areas of complaint from users. Such discomfort happens both because of the cold and the heat, but the high temperatures in the learning environments have the impact of distracting students in their activities. Problems concerning the high levels of daylighting and the lack of flexibility in the adjustment of illuminance levels - especially in classrooms, where blackout is needed in the room due to projection presentations - also contribute to the dissatisfaction of users. The definition of the potential of natural ventilation as a key design strategy, combined with shading and thermal mass, is the objective of this research. Reducing operating temperatures in both current climate and climate change scenarios due to reduced thermal load in the building is the main reference for performance analysis. Further analysis related to daylighting were also carried out as a way to look at the building performance in an integrated manner. Thorough computer simulations and field survey design recommendations have been prepared for the building, adressing the use of strategies cited above. However, due to limitations on the level of intervention in the building imposed by the Conselho de Defesa do Patrimônio Histórico, Arqueológico, Artístico e Turístico do Estado de São Paulo (CONDEPHAAT) - Heritage Council in the State of São Paulo -, the fundamental premise should be a solution for the comfort issues that did not interfere visually in the architecture. A replacement of the set of skylights, within the context of the renovation through which the building was undergoing since 2010 and intensified in late 2013, would require thermal and visual performance analysis, essential to the success of the renovation program. The total cost of interventions, associated with the dificult financial situation of the University of São Paulo, would not allow solutions to be tested on site without correct initial assessments, under the risk of environmental comfort issues being pushed forward into a few more decades. The invitation from FAU-USP director at the time, Professor Dr. Marcelo de Andrade Roméro, to participate in the analytical work came at the end of 2013 and set the basis of this dissertation. The completion of the research is the proposition of both thermal and visual performance recommendations for the building - partially incorporated into the recently completed renovation -, such as changing the material of skylights and increased permanent ventilation through the roof. Other recommendations not incorporated in the actual renovation include external shading for the roof and upgrading of furniture for the studios - the last one intending to provide flexible control of daylighting levels in these rooms. The unincorporated recommendations, however, may serve as a guide for any new intervention in the building.

O desconforto térmico nas salas de aula e nos estúdios do prédio principal da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (FAU-USP) sempre foi um dos principais motivos de reclamação por parte dos usuários. Tal desconforto acontece tanto devido ao frio quanto devido ao calor, mas as altas temperaturas nos ambientes de aprendizado têm o impacto de desconcentrar os alunos em suas atividades. Problemas quanto aos altos níveis de iluminação natural e a falta de flexibilidade quanto ao ajuste dos níveis de iluminância - principalmente nas salas de aula, em que há necessidade de escurecimento do ambiente para apresentações com a utilização de retroprojetor - também contribuem para a insatisfação dos usuários. A definição do potencial da ventilação natural como estratégia fundamental de projeto, associada ao sombreamento e à massa térmica, é o objetivo desta pesquisa. A redução das temperaturas operativas em cenário climático atual e em cenário de mudança climática, decorrente da redução da carga térmica no edifício, constitui a principal referência de análise de desempenho. Análises adicionais relacionadas à iluminação natural também foram conduzidas, como forma de olhar para o desempenho da edificação de maneira integrada. Por meio de simulações computacionais e do levantamento de campo, foram elaboradas recomendações de projeto para a edificação, contemplando o emprego das estratégias supracitadas. Entretanto, devido a limitações quanto à intervenção no prédio colocadas pelo Conselho de Defesa do Patrimônio Histórico, Arqueológico, Artístico e Turístico do Estado de São Paulo (CONDEPHAAT), a premissa fundamental deveria ser a solução dos problemas de conforto de modo que não interferissem visualmente na arquitetura. A substituição do conjunto de domos da cobertura, dentro do contexto da reforma pela qual passava o prédio desde 2010 e intensificada no final de 2013, exigiria análises de desempenho térmico e visual fundamentais para o sucesso do programa da reforma. O custo total das intervenções, associado à situação de dificuldade financeira da Universidade de São Paulo, não permitiriam que soluções fossem testadas in locu sem as corretas avaliações iniciais, sob o risco de os problemas de conforto serem perpetuados por mais algumas décadas. O convite do então diretor da FAU-USP, o Prof. Dr. Marcelo de Andrade Roméro, para participar dos trabalhos de análise veio no final de 2013 e constituiu a base da atual dissertação. A finalização da pesquisa é a proposição de recomendações de desempenho térmico e visual para o prédio - parcialmente incorporadas na reforma recentemente concluída -, como a alteração do material dos domos e o aumento da ventilação permanente através da cobertura. Outras recomendações não incorporadas incluem sombreamento externo da cobertura e alteração do mobiliário dos estúdios, a fim de proporcionar flexibilidade no controle dos níveis de iluminação natural nesses ambientes. As recomendações não incorporadas, contudo, podem servir de consulta para novas eventuais intervenções no edifício. / The thermal discomfort in classrooms and studios in the main building of the University of São Paulo Faculty of Architecture and Urbanism (FAU-USP) has always been one of the main areas of complaint from users. Such discomfort happens both because of the cold and the heat, but the high temperatures in the learning environments have the impact of distracting students in their activities. Problems concerning the high levels of daylighting and the lack of flexibility in the adjustment of illuminance levels - especially in classrooms, where blackout is needed in the room due to projection presentations - also contribute to the dissatisfaction of users. The definition of the potential of natural ventilation as a key design strategy, combined with shading and thermal mass, is the objective of this research. Reducing operating temperatures in both current climate and climate change scenarios due to reduced thermal load in the building is the main reference for performance analysis. Further analysis related to daylighting were also carried out as a way to look at the building performance in an integrated manner. Thorough computer simulations and field survey design recommendations have been prepared for the building, adressing the use of strategies cited above. However, due to limitations on the level of intervention in the building imposed by the Conselho de Defesa do Patrimônio Histórico, Arqueológico, Artístico e Turístico do Estado de São Paulo (CONDEPHAAT) - Heritage Council in the State of São Paulo -, the fundamental premise should be a solution for the comfort issues that did not interfere visually in the architecture. A replacement of the set of skylights, within the context of the renovation through which the building was undergoing since 2010 and intensified in late 2013, would require thermal and visual performance analysis, essential to the success of the renovation program. The total cost of interventions, associated with the dificult financial situation of the University of São Paulo, would not allow solutions to be tested on site without correct initial assessments, under the risk of environmental comfort issues being pushed forward into a few more decades. The invitation from FAU-USP director at the time, Professor Dr. Marcelo de Andrade Roméro, to participate in the analytical work came at the end of 2013 and set the basis of this dissertation. The completion of the research is the proposition of both thermal and visual performance recommendations for the building - partially incorporated into the recently completed renovation -, such as changing the material of skylights and increased permanent ventilation through the roof. Other recommendations not incorporated in the actual renovation include external shading for the roof and upgrading of furniture for the studios - the last one intending to provide flexible control of daylighting levels in these rooms. The unincorporated recommendations, however, may serve as a guide for any new intervention in the building.

Esta pesquisa teve como ponto de partida o viés do adensamento em áreas urbanas consolidadas - dotadas de infraestrutura, serviços urbanos e ofertas de emprego - servindo de alternativa à expansão periférica, apresentando-se como potencial para a produção habitacional e para o adensamento construtivo. E assim, uma questão se fez pertinente: construir com o coeficiente de aproveitamento (C.A.) máximo permitido pela legislação urbana (Plano Diretor Estratégico do município de São Paulo), numa dada área da cidade, é uma garantia do atendimento da qualidade ambiental de seus edifícios? A pesquisa foi estruturada na busca por responder a esta questão. Seu objeto é a implantação dos edifícios residenciais na cidade de São Paulo, dentro do contexto de C.A. máximo permitido pela legislação. Como objetivo tem-se o estabelecimento de procedimentos para avaliação de desempenho térmico, acústico e luminoso das unidades habitacionais dos edifícios implantados na quadra de estudo, em área central da cidade de São Paulo. O método é essencialmente analítico com base na ferramenta de simulação computacional TAO: uma metodologia para implantação de edificação - ênfase no desempenho térmico, acústico, luminoso e energético (ALUCCI, 2007), para a entrada de dados e modelagem da quadra de estudo. O trabalho incluiu procedimentos de levantamento de dados primários através de pesquisa de campo. Como produto da tese tem-se: (I) critérios ambientais que orientarão as escolhas dos arquitetos quanto às distintas alternativas de implantação da edificação no terreno, (II) a flexibilização das decisões de projeto, considerando a realidade local e contemplando, principalmente, as intenções e o partido adotado pelo arquiteto, (III) ao optar por qualquer alternativa de implantação, é possível estimar o desempenho da edificação para todos os critérios de desempenho, (IV) resultados distintos do 1° e do último pavimento tipo, o que aponta a necessidade de projeto de pavimento tipo diferentes, o que ordenará o desenho do edifício, (V) metodologia para avaliação de desempenho térmico, acústico e luminoso do edifício, (VI) proposta de ocupação de quadra e avaliação de desempenho térmico, acústico e luminoso das edificações. / This research took as a starting point the densification of consolidated urban areas - with infrastructure, urban services and jobs - as an alternative to peripheral expansion, posing as potential for housing production and the constructive consolidation. So a question became relevant: Does the use of maximum Floor Area Ratio (FAR) allowed by the urban legislation (Strategic Master Plan of São Paulo) in a given area of the city ensure compliance with environmental quality of its buildings? The research was structured aiming to answer this question. The object of investigation is the implementation of the residential buildings in the city of São Paulo within the maximum FAR allowed by law. The objective has been to establish procedures for assessing thermal, acoustic and luminous performance of housing units in buildings of the study block, in the central area of São Paulo. The method is essentially analytical, based on computational simulation tool TAO: methodology for building\'s site planning to optimize thermal, acoustics, lighting and energy performance (ALUCCI, 2007), for the input of data and modeling study block. The work included collection of primary data through a field survey. As the product of the research we have: (I) environmental criteria to guide the choice of architects among different alternative for site plans, (II) the flexibility of design decisions, considering the local reality and contemplating mainly the approach adopted by the architect, (III) Once the site plan is defined it is possible to estimate the performance of the building for various criteria, (IV) different results of the 1st and last floor type, which points the need for different types of design for the ground floor, (V) methodology for evaluating thermal performance, acoustic and light of buildings, (VI) block site plan proposal and evaluation of its thermal, acoustic and luminous performance.

Diante das atuais questões ambientais, o uso eficiente da energia é uma premissa em todos os setores de atividades. Sabe-se que as edificações são grandes consumidores de energia e boa parcela desse consumo se dá em sistemas de condicionamento artificial. São três os principais fatores que atuam no balanço térmico e influenciam esse consumo: arquitetura, ocupação e clima. A arquitetura atua como intermediária nesse balanço térmico, podendo ajudar ou prejudicar as condições internas. Este trabalho estuda o desempenho térmico e energético dos edifícios de escritórios em São Paulo e Rio de Janeiro, cidades que apresentam condições extremas de calor durante o verão e até em outras estações do ano. O tipo de ocupação e a atividade realizada em edifícios de escritórios nos dias de hoje criam, por si sós, cargas térmicas elevadas que dificultam ainda mais a obtenção de conforto. Este trabalho parte do pressuposto de que existem soluções arquitetônicas de edifícios de escritórios na cidade de São Paulo capazes de garantir conforto térmico aos usuários durante parte do período de ocupação sem uso de condicionamento artificial, porém acreditar que é possível obter conforto apenas com sistemas passivos durante o ano todo nos atuais edifícios de escritórios das cidades de São Paulo e Rio de Janeiro é ilusão. Diante desse desafio, o sistema de modo misto de condicionamento ambiental une as vantagens do sistema ativo às do passivo, operando com sistemas naturais sempre que possível, reduzindo o consumo de energia e acionando o sistema ativo em situações fora das condições de conforto. Utilizar o sistema de modo misto não significa abrir as janelas de qualquer edifício no inverno. O edifício deve estar preparado para o sistema desde as etapas de projeto. Com base nesse pensamento, a pesquisa analisa o desempenho térmico e energético de três tipologias arquitetônicas operando com o sistema de modo misto em São Paulo e investiga o desempenho das mesmas tipologias sob as condições climáticas da cidade do Rio de Janeiro. As avaliações de desempenho térmico e energético das tipologias são feitas por meio de análises e comparações de resultados de simulações computacionais com o programa TAS (9.0.7 maio, 2005). / Considering current environmental issues, all sectors of activities are premised on the efficient use of energy. Its known that constructions are great energy consumers and part of this consumption is given by artificial conditioning systems. Therere three main factors in thermal balance that influences this consumption: architecture, occupation and climate. The architecture acts as intermediate in this thermal balance, being able to help or harm internal conditions. This research treats office building thermal and energy performance in São Paulo and Rio de Janeiro, cities with high temperatures not only during the summer but also in other seasons. Nowadays, offices occupation and activity are themselves great heat producers, what makes thermal comfort even more difficult to achieve. This project considers that there are office building design solutions able to produce thermal environmental conditions acceptable to a majority of occupants, without air-conditioning system, during part of the working period, in São Paulo. However, believing the possibility of achieving comfort conditions in actual office buildings, only with passive cooling strategies, during all year, in the cities of São Paulo and Rio de Janeiro, is an illusion. Facing this challenge, mixed mode system combines the best of air-conditioning and natural ventilation, operating with natural strategies whenever its possible, reducing energy consumption and using the air-conditioning system only when thermal environmental conditions are not acceptable. Mixed mode operation does not mean to open any building windows during the winter. The building must have been designed for the mixed mode system since its first projects. This research is based on this thought and thermal analysis and energy performance of three architectural design buildings operating with mixed mode system in São Paulo and investigates the performance of these building types under climate conditions of Rio de Janeiro city. The thermal and energy performance evaluations of the building types are based on the analysis and comparison of computer simulations results, with the software TAS (9.0.7 May, 2005).

No contexto de questões ambientais mundiais, os estabelecimentos assistenciais de saúde (EAS), devido a diversas mudanças apresentadas na fisiologia dos edifícios hospitalares nos últimos 100 anos, se inserem como grandes consumidores de energia. Tais alterações devem-se ao avanço das ciências médicas, a novas tecnologias em sistemas e equipamentos e ao crescimento populacional. O presente trabalho pretende analisar a contribuição do uso de tecnologias passivas em Estabelecimentos Assistenciais de Saúde (EAS) no que tange o desempenho térmico e energético, considerando normas específicas para este uso que exigem áreas assépticas através do uso de tecnologias ativas visando o controle da infecção hospitalar e a qualidade do ar interior. Esta configuração caracteriza para estes edifícios, sistemas híbridos com relação a tecnologias ativas e passivas. O caráter experimental da pesquisa foi realizado através de Simulação Computacional com o Software Energy Plus versão 7.0 em que foi analisado o desempenho térmico e energético de um edifício hospitalar. Inicialmente o edifício foi simulado em condições existentes e posteriormente foram realizadas diversas simulações com diferentes soluções arquitetônicas entre elas a inserção de tetoverde. / In the context of global environmental issues the Healthcare Establishments due to several changes on the physiology of hospital buildings over the past one hundred years have fallen as large energy consumers. Such changes were due to the advancement of medical science, new technologies in systems and equipments, and population growth. The present work intends to analyze the contribution of the use of passive technologies in Healthcare Establishments regarding the thermal and energetic performance considering specific standards for this use that demands aseptic areas through the use of active technologies aiming hospital infection control and indoor air quality. This configuration characterizes for these buildings hybrid systems related to active and passive technologies. The research\'s experimental character was made through Computer Simulation with the Software Energy Plus version 7.0 in which were analyzed the thermal and energetic performance of a hospital building. Initially the building was simulated in existing conditions and afterwards several simulations were made with different architectural solutions, in which was among them the insertion of a green roof.

A presente dissertação propõe um método de avaliação do desempenho térmico e energético para edifícios residenciais na cidade de Porto Alegre/RS. Através de simulações computacionais são medidos o número de horas com temperatura de conforto e o consumo energético para dois ambientes residenciais, dormitórios e salas. O objetivo da pesquisa é analisar criticamente as condições de conforto dos usuários no ambiente construído e os recursos energéticos alocados para atingir esse conforto. Para tanto, a revisão bibliográfica embasou-se nos fundamentos do clima, do conforto térmico, das estratégias bioclimáticas de projeto, do consumo de energia e da legislação sobre edificações vigente nas décadas de 70, 80 e 90. A metodologia se desenvolveu a partir de análises paramétricas relacionadas à abertura da edificação: tamanho, orientação solar, sombreamento e ventilação. A dissertação propõe uma ficha de avaliação do desempenho térmico e energético dos edifícios residenciais que serve como um guia de classificação do conforto e da energia. Os resultados mostram as discrepâncias e semelhanças entre os parâmetros da variável abertura no desempenho térmico-energético dos compartimentos, e na eficiência energética das diferentes edificações. Apresenta-se, portanto, uma visão preliminar da influência que o desenho do edifício tem sobre o condicionamento térmico e energético da habitação na região climática de Porto Alegre. / The present thesis proposes an assessment method for the thermal and energetic performance of residential buildings in the city of Porto Alegre/RS. The amount of comfort hours and energy consumption in two residential environments, bedrooms and living rooms, are measured through computer simulations. The aim of this research is to critically analyze user comfort conditions in the environment and the energetic resources employed in attaining this level of comfort. Therefore, the literature review was based on the fundaments of climate, thermal comfort, project bioclimatic strategies, energy consumption and building legislation of the 70', 80' and 90'. The methodology was developed based on parametric analyzes related to the opening of the building: size, solar orientation, shadowing and ventilation. The thesis proposes an assessment form for the thermal and energetic performance of residential buildings, which serves as a classificatory guide of comfort and energy. The results demonstrate the discrepancies and similarities between the parameters of the variable opening in the thermo-energetic performance of the compartments and on the energetic efficiency of the different buildings. A preliminary overview, therefore, is presented on the influence of the building design over the thermal and energetic conditioning of the residence in the climatic region of Porto Alegre.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-29T16:25:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AvaliacaoAtravesSimulacao.pdf: 4321295 bytes, checksum: 857ddcf3cd7399304db433864005beb8 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-08-01T13:28:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AvaliacaoAtravesSimulacao.pdf: 4321295 bytes, checksum: 857ddcf3cd7399304db433864005beb8 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-01T13:28:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AvaliacaoAtravesSimulacao.pdf: 4321295 bytes, checksum: 857ddcf3cd7399304db433864005beb8 (MD5) Previous issue date: 2013 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A presente dissertação de mestrado estuda o desempenho térmico de materiais de fachada em uma edificação verticalizada na cidade de Belém – PA, Brasil. Este trabalho tem por objetivo contribuir com estudo do desempenho térmico e eficiência de materiais utilizados na envoltória das edificações residenciais verticalizadas, entre os elementos opacos, foram selecionados dois tipos de materiais, bastante utilizados atualmente na construção civil, a pintura e revestimento cerâmico. Também estuda-se a influência da altura da edificação sobre seu desempenho térmico e eficiência energética. O estudo foi desenvolvido com o uso de modelagem em código computacional no programa EnergyPlus que permite avaliar o desempenho térmico da edificação, a influência da altura na eficiência energética da mesma. Compara-se o desempenho térmico dos dois materiais selecionados, verificou-se que o prédio com revestimento cerâmico apresentou a temperatura interna média anual de 0,42 º C acima da temperatura referente ao prédio pintado, portanto com menor desempenho térmico. A influência da altura do pavimento não produziu uma variação significativa na temperatura interna, pois com seu acréscimo, ocorreu pequena diminuição da temperatura interna, com gradiente térmico da ordem de -0,07ºC /m em decorrência da velocidade do vento que é maior quando mais alto é o pavimento. Considera-se também para este estudo a ventilação natural como estratégia passiva para a edificação em estudo, que segundo a análise da Carta Bioclimática de Givoni contribuiria positivamente para a condição de temperatura interna e umidade do ar, e consequentemente do usuário. / This dissertation studies the thermal performance of materials in a vertical facade building in the city of Belém - PA, Brazil. This work aims to contribute to the study of the thermal performance and efficiency of materials used in residential buildings of the vertical envelopment, between opaque elements, two types of materials currently very used in construction were selected, painting and ceramic coating. It also studies the influence of the height of the building on its thermal performance and energy efficiency. The study was conducted with the use of computational modeling in EnergyPlus code that evaluates the thermal performance of the building, the influence of the height at the same energy efficiency. Compares the thermal performance of the two selected materials, it was found that the ceramic coating presented building with the average internal temperature of 0.42 ° C above the temperature at the building painted, hence less thermal performance. The influence of the height of the floor did not produce a significant variation in internal temperature, because its increase, small decrease occurred in the internal temperature with thermal gradient of about -0.07 º C / m due to the wind speed is greater when more higher the pavement. It is also considered for this study as passive natural ventilation strategy for the building under study, according to the analysis of Bioclimatic chart Givoni contribute positively to the condition of the internal temperature and humidity, and consequently the user.

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ImpactoMorfologiaDesempenho.pdf: 6847855 bytes, checksum: 5b8cad37e4eb573f9fafd352ee64975f (MD5) Previous issue date: 2013-04-11 / O objetivo deste estudo é analisar o impacto gerado pelo contexto morfológico de parcelas urbanas, segundo suas características próprias a partir das variáveis presentes no microclima urbano inerentes aos Bairros da Cidade Velha e Umarizal em Belém. Demonstrar, a partir do padrão metodológico desenvolvido, uma aproximação dos efeitos das trocas térmicas dentro das parcelas urbanas com suas diferentes tipologias encontradas, o que permitirá, além do entendimento mais aproximado dos fenômenos resultantes da interação climática com as tipologias específicas, evidenciar estratégias urbanísticas mais apropriadas ao desempenho térmico. Para demonstrar os efeitos destes parâmetros urbanísticos e sua influência na qualidade do microclima foram utilizados como estratégias de aquisição de dados, captação de imagens IFR (infravermelho) de superfícies, fotos com lente angular olho de peixe, registro de temperaturas de globo, bulbo seco e úmido, sol ar, levantamento de campo das edificações, somadas às técnicas de análise do balanço energético Fator de Visão de Céu, Massa Construída e Recorte de Carga Térmica. O Bairro da Cidade Velha está inserido na origem da formação urbana da cidade e, dentro do seu contexto morfológico, possui características volumétricas que, ao seu tempo, foram apontadas como soluções de adaptação ao clima, tornando-o propício ao desenvolvimento de estudos térmicos. Já o bairro do Umarizal, que faz parte da área de expansão central da cidade, possui como característica morfológica marcante um processo de crescente verticalização, principalmente na última década, e com isso, vem se constituindo no bairro com maior mudança de perfil construtivo e de adensamento dos últimos anos, o que o define como peça fundamental para esta investigação. Tendo como base alguns estudos já realizados e procurando agregar novos parâmetros de análise e conceitos, definiu-se a utilização de técnicas de análise do balanço energético e das trocas térmicas urbanas capazes de identificar, conceitualmente, a capacidade de acúmulo de carga térmica e indicar caminhos para implementar procedimentos de análise de desempenho térmico de frações urbanas. Critérios metodológicos desenvolvidos a partir da investigação dos efeitos provenientes da relação entre padrões climatológicos locais e padrões urbanísticos de ocupação podem se bem aproveitados, gerar parâmetros urbanísticos de ocupação que viabilizem as cidades não só em suas questões ambientais como na sua eficiência global, apontando soluções aos planejadores e gestores urbanos ao instrumentalizar um registro da capacidade de “carga” destes determinados territórios. / The objective of this study is to analyze the impact generated by models of occupation of urban spaces in installments, according to its own characteristics of the variables present in the urban microclimate inherent Neighborhoods Old Town and Umarizal Demonstrate in Belém, from the standard methodology developed, an approximation of the effects of thermal exchanges within the urban portions with their different typologies found, which will allow, besides understanding more approximate of the resulting phenomena of the climatic interaction with the specific typologies, to evidence more appropriate town planning strategies to thermal performance. To demonstrate the effects of these urban parameters and their influence on the quality of the microclimate, were used as strategies for data acquisition, image capture IFR (IR) surface, angled shots with a fisheye lens, record temperatures globe, dry and humid bulb, sun air, field survey of the buildings, together with the technical analysis of energy balance factor Sky View, Built Mass and Cut Heat Load. The Old Town district is inserted in origin of formation of the town and within its context morphological Volumetric has characteristics that in his time been regarded as solutions to climate adaptation, making it conducive to the development of thermal studies. Already Umarizal neighborhood, which is part of the expansion area of the city center, has a characteristic morphological marked a process of increasing vertical integration, especially in the last decade, and with it, has been constituted in the district with the highest profile change and constructive densification of recent years, which defines it as a key to this investigation. Based on some previous studies and looking to add new analysis parameters and concepts, we defined the use of techniques for analyzing of the energy balance and the thermal exchanges urban able to identify, conceptually, the ability to build thermal load and indicate ways implement procedures for analysis of thermal performance of urban fractions. Methodological criteria developed from the investigation of the effects arising from the relationship between local climatological patterns and urban standards of occupancy can be good use, generate urban parameters that enable the occupation of cities not only in their environmental issues in its overall efficiency, pointing to solutions to planners and urban managers to equip a record of the capacity to "load" these determined territories.

No contexto de questões ambientais mundiais, os estabelecimentos assistenciais de saúde (EAS), devido a diversas mudanças apresentadas na fisiologia dos edifícios hospitalares nos últimos 100 anos, se inserem como grandes consumidores de energia. Tais alterações devem-se ao avanço das ciências médicas, a novas tecnologias em sistemas e equipamentos e ao crescimento populacional. O presente trabalho pretende analisar a contribuição do uso de tecnologias passivas em Estabelecimentos Assistenciais de Saúde (EAS) no que tange o desempenho térmico e energético, considerando normas específicas para este uso que exigem áreas assépticas através do uso de tecnologias ativas visando o controle da infecção hospitalar e a qualidade do ar interior. Esta configuração caracteriza para estes edifícios, sistemas híbridos com relação a tecnologias ativas e passivas. O caráter experimental da pesquisa foi realizado através de Simulação Computacional com o Software Energy Plus versão 7.0 em que foi analisado o desempenho térmico e energético de um edifício hospitalar. Inicialmente o edifício foi simulado em condições existentes e posteriormente foram realizadas diversas simulações com diferentes soluções arquitetônicas entre elas a inserção de tetoverde. / In the context of global environmental issues the Healthcare Establishments due to several changes on the physiology of hospital buildings over the past one hundred years have fallen as large energy consumers. Such changes were due to the advancement of medical science, new technologies in systems and equipments, and population growth. The present work intends to analyze the contribution of the use of passive technologies in Healthcare Establishments regarding the thermal and energetic performance considering specific standards for this use that demands aseptic areas through the use of active technologies aiming hospital infection control and indoor air quality. This configuration characterizes for these buildings hybrid systems related to active and passive technologies. The research\'s experimental character was made through Computer Simulation with the Software Energy Plus version 7.0 in which were analyzed the thermal and energetic performance of a hospital building. Initially the building was simulated in existing conditions and afterwards several simulations were made with different architectural solutions, in which was among them the insertion of a green roof.