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.

Uma importante estratégia de projeto para melhorar o desempenho térmico das edificações em climas quentes e úmidos é a adoção conjunta da ventilação natural e de dispositivos de sombreamento. Contudo, quando a ventilação natural é ocasionada pela ação dos ventos nas edificações, as pressões do vento nas envoltórias da edificação são alteradas com a presença de elementos externos próximos que mudam as características do fluxo incidente. Deste modo, o presente trabalho tem como objetivo avaliar os impactos na ventilação natural, e nas temperaturas internas do ar e/ou no conforto térmico de uma habitação térrea em um clima quente e úmido, a partir do uso de diferentes dispositivos de sombreamento externos e muro. Para isso, foram realizadas simulações computacionais no programa EnergyPlus através do módulo AirflowNetwork. Foram realizados ensaios em túnel de vento de Camada Limite Atmosférica (CLA) para a obtenção dos coeficientes de pressão (Cps). Os resultados apontaram impactos específicos a cada elemento estudado, no entanto o fenômeno mais frequente nos casos com dispositivos de sombreamento foi a redução dos efeitos de sobrepressão e sucção. Quanto aos seus impactos nas renovações de ar, estes provocaram uma diminuição do fluxo de ar e, consequentemente, o aumento da temperatura no período predominantemente noturno. Entretanto, foi observado um maior impacto na atenuação das temperaturas internas nos períodos diurnos, que prevaleceu sobre o aumento nos períodos de ventilação. Destacou-se, dentre os dispositivos de sombreamento estudados, as proteções tipo veneziana por proporcionarem um melhor desempenho térmico. Já os muros, dentre todos os elementos estudados, foram os que tiveram maior impacto nos Cps. Tal fenômeno significou a diminuição da taxa de renovação de ar dentre 50 e 75%. O impacto mais sobressalente nas temperaturas internas nestes casos foi o aumento destas no período noturno, limitando o potencial da ventilação natural para a remoção de calor da edificação / An important design strategy for improving the thermal performance of buildings in hot and humid climates is the adoption of natural ventilation strategies and shading devices combined. However, when natural ventilation is wind-driven, the wind pressures on the building envelope are altered by the presence of nearby external elements that change the incident flows characteristics. Thus, the present work aims to evaluate the impacts on natural ventilation, and the internal air temperatures and/or the thermal comfort of a single ground floor low-cost house in a hot and humid climate, considering the use of different external shading devices and walls. For such, computational simulations were performed in the EnergyPlus program using the AirflowNetwork module. Atmospheric Limit Wind (CLA) wind tunnel tests were performed to obtain pressure coefficients (Cps). The results indicated specific impacts to each element studied, however the most frequent phenomenon in cases with shading devices was the reduction of the effects of overpressure and suction. As for their impacts on air changes rate, they caused a decrease in airflow and, consequently, an increase in temperature predominantly in the nocturnal period. However, a greater impact was observed in the attenuation of internal temperatures in the daytime periods, which prevailed over the increase in ventilation periods., Among the shading devices studied, venetian type protections for providing better thermal performance were highlighted. Among all the elements studied, the walls had the greatest impact on the Cps. This phenomenon meant the reduction of the air changes rate between 50 and 75%. The most significant impact on internal temperatures in these cases was the their increase at night, limiting the potential of natural ventilation to the removal of heat from the building.

La ventilation naturelle est une stratégie passive qui permet l'échange naturel d'air entre le bâtiment et l'environnement extérieur. Elle assure une bonne qualité de l'air intérieur, améliore le confort thermique et elle réduit les besoins énergétiques, les émissions de gaz à effet de serre et les symptômes liés au syndrome du bâtiment malsain. Bien que les avantages et les bénéfices de la ventilation naturelle soient multiples, son usage est rare dans l'architecture contemporaine. Bien sûr, il existe des limites à sa mise en œuvre dans certains bâtiments, comme la mauvaise qualité de l'air extérieur, mais ces problèmes ne justifient pas une utilisation si peu répandue. La cause de sa faible diffusion est principalement liée à la difficulté de la conception plutôt que aux facteurs physiques liés à l'environnement. La thèse vise à fournir différents outils pour comprendre la dynamique des fluides dans les bâtiments et développer des techniques et des méthodes pour aider la conception des bâtiments ventilés naturellement. L'approche adoptée dans la thèse est modélisée selon les besoins du concepteur qui peut choisir d'utiliser différents types de supports tels que: utiliser des outils graphiques ou des modélisations numériques, s'inspirer de l'architecture contemporaine et répéter les solutions technologiques existantes, utiliser des outils de modélisation physique, s'inspirer du passé ou du monde naturel. Ici plusieurs aspects de la ventilation naturelle sont traités en apportant à chacun une contribution innovante afin de créer des outils d'aide pour différents phases de la conception : Les objectifs de la thèse sont de créer des outils innovants qui simplifient la conception à des niveaux différents. Nous avons créé donc, des outils et des modèles graphiques simplifiés pour choisir la forme du bâtiment et son orientation, des lignes directrices pour le dimensionnement des dispositifs de ventilation (cheminées de toit), des méthodes expérimentales simplifiées associées à des codes de lecture des écoulements d'air. Nous avons également élargit le panorama culturel et historiques et nous avons créé des indications morphologiques dérivant de l'analyse de l'architecture biomimétique. Grâce à une analyse CFD paramétrique, des outils graphiques sont générés pour évaluer, de manière comparative, les performances de ventilation d'une famille morphologique de bâtiments et choisir la forme du bâtiment, son orientation et la position des ouvertures. Nous créons des lignes directrices pour la conception et le pré-dimensionnement des dispositifs de ventilation. Les règles sont déterminées par une analyse comparative de neuf projets de bâtiments contemporains ventilés naturellement dans lesquels le dispositif de ventilation est présent. Une soufflerie est conçue et réalisée pour simplifier les visualisations des écoulements d'air autour des modèles de bâtiments et nous proposons une méthode pour réaliser des expérimentations de support à la conception. Le système de refroidissement géothermique d'une ancienne villa à Costozza (Vicence, Italie) est étudié. Cette section élargit la connaissance du patrimoine architectural italien et souligne l'importance de redécouvrir des solutions technologiques bioclimatiques existantes, toujours en fonction. On analyse une structure animale: le nid d'un insecte. Il s'agit d'un archétype bioclimatique qu'il peut être utilisé dans l'architecture en tant que technologie biomimétique / Natural ventilation is a passive ventilation strategy of confined spaces that consists of natural air exchange between the building and the outdoor environment. Natural ventilation ensures a good indoor air quality, it improves the thermal comfort and it reduces the greenhouses gases emission, the energy demand and the symptoms associated with the Sick Building Syndrome. Although the advantages and benefits of natural ventilation are multiple, its application is rare to contemporary architecture. By the way, there are some limits to its implementation, such as the bad quality of outdoor air, but that does not justify a so limited design of naturally ventilated buildings. The cause of its rare diffusion is primarily the difficulty of design rather than the factors related to the environment. The thesis intends to provide multiple tools for understanding the fluid dynamics in buildings and to develop techniques and methods to support the design of naturally ventilated buildings. The approach adopted in the thesis is modeled according to the needs of the designer. In fact, a designer can choose to use different types of support tools such as: use of graphic tools or numerical models, inspiration to contemporary architecture to provide the existing technology solutions, use of physical modeling tools, inspiration to the past or to the nature. Often, the design is a global process and does not need a single tool but the designer uses more than one. Here, several aspects of natural ventilation are dealt with, trying to make an innovative contribution to each of these themes, in particular : Through a parametric CFD analysis, graphical tools are generated to evaluate, adopting a comparative approach, the ventilative performance of a morphological family of buildings and to choose the shape of the building, its orientation and the position of the openings. Guidelines are set for the design and pre-dimensioning of ventilation devices. The rules are determined by a comparative analysis of nine contemporary ventilation projects in which the ventilation device is present. An optimized wind tunnel is created to simplify airflow visualizations around building models. We provide also a method to make simplified experimentations, an aiding-design tool, and a code that allows to understand the views with the smoke. We study the geothermal cooling system of an ancient villa in Costozza (Vicenza, Italy). This section extends the knowledge of the Italian architectural heritage and highlights the importance of rediscovering existing bioclimatic technology solutions, still in operation. An animal structure is analysed: the bug of an insect. This is a bioclimatic archetype and therefore it can be applied to architecture as a biomimetic technology

Ces travaux de thèse, répondent à la problématique liée à la sécurité incendie des bâtiments ventilés naturellement, et notamment au comportement des fumées chaudes lorsqu’elles interagissent avec le vent. Le premier chapitre concerne la mise en exergue de la problématique bâtimentaire, au travers de la présentation des moteurs de la ventilation naturelle, d’une analyse règlementaire croisée sécurité incendie / confort thermique, et de multiples retours d’expériences. La nécessité d’étudier les régimes d’écoulement interne lorsque le vent interagit avec la fumée est mise en évidence. Ainsi, dans le second chapitre, les verrous scientifiques, associés à l’identification des régimes d’écoulement en convection mixte, sont soulevés à l’aide d’une analyse de la littérature. Dans le troisième chapitre, nous nous intéressons à la caractérisation des régimes d’écoulement internes lorsque le vent oppose le tirage thermique dans un volume contenant une source constante générant les forces de flottabilité. Une expérimentation densimétrique, air/hélium, à échelle réduite est proposée. Trois régimes d’écoulement internes stables sont mis en évidence. Les transitions entre ces régimes sont caractérisées par une loi puissance, mettant en jeu le nombre de Froude, relatif à la source générant les forces de flottabilité, et le rapport entre la pression dynamique de la source et celle du vent. Dans le quatrième chapitre, ces régimes sont également identifiés, expérimentalement et numériquement, lors de la vidange de fluide léger lorsque le vent oppose le tirage thermique. Une relation entre le nombre de Richardson et un temps de vidange caractéristique est identifiée. L’étude numérique nous permet d’analyser des dynamiques particulières de vidange de manière quantitative. Dans la dernière partie, les lois de transitions entre régimes d’écoulement permettent d’introduire un indicateur de sécurité dépendant des conditions de vent. Une méthode d’analyse, qui considère à la fois la sécurité et le confort, est alors proposée pour éviter les conflits mis en avant dans les retours d’expériences du chapitre 1. / This thesis work presents deals with the issue of fire safety consideration in naturally ventilated buildings. The particular case of the interaction between the wind and hot smoke movement is pinpointed. In the first chapter, basics of natural ventilation mechanisms are shown. Then, the analysis of building’s regulations, relating to fire safety and thermal comfort, allows to highlight potential conflicts and normative gaps. Theses gaps and conflicts are illustrated through real buildings feedbacks. The challenge of indoor flow pattern studies for safety purpose is hence underline. In the second chapter, scientific’s barriers in relation with the transitions between existing flow pattern, when wind and buoyancy are opposed, are identified thought a literature review. A scaled experiment is proposed in the third chapter, using density difference between air and helium, to identify internal flow pattern when wind opposes buoyancy. Three stable internal flow patterns are identified. A power law characterizing the transitions between identified flow pattern, involving source Froude number and dynamic pressure ratio between source jet and wind, is found. In the fourth chapter, the identified flow pattern are observed when the tested volume is emptied, and a relation between the initial Richardson number Ri and the characteristic emptied time θ is found. Furthermore, specific behaviour of internal flow, when the volume is emptied, is quantitatively study thanks to a numerical model. In the last part of this thesis, transitions law between internal flow patterns allows to introduce a new wind dependent fire safety index. A methodology is then proposed to both analyse fire safety and thermal comfort in building. The presented method gives the opportunity to avoid conception conflicts underlined in the first chapter of the present work.

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.

Em algumas capitais da costa do nordeste do Brasil, a verticalização de áreas de orla marítima representa uma barreira em potencial contra a passagem da ventilação natural ao interior destas cidades. Na cidade de São Luís/MA, inicia-se um processo de verticalização nas proximidades da Avenida Litorânea, localizada na praia do Calhau, com 5,3km de extensão. Esta pesquisa tem o objetivo de investigar a relação entre esta iminente verticalização e a ventilação natural. Para isto, foram construídos cinco diferentes cenários de verticalização neste bairro, variando-se o gabarito, os afastamentos laterais e a tipologia dos edifícios propostos, em lotes voltados para a avenida mencionada. Em seguida, estes cenários foram simulados no Ansys CFX Software e comparados com a situação atual. Foram monitorados 24 pontos distribuídos em seis quadras, observando-se a influência de cada cenário sugerido nos padrões de velocidade e direção do vento e pressão no nível do pedestre. Concluiu-se que os cenários de verticalização propostos influenciam significativamente nos padrões do vento. Portanto, este trabalho traz uma grande contribuição para o planejamento urbano de São Luís, auxiliando o planejador na pré-determinação dos impactos de novos edifícios nos padrões de ventilação natural em áreas de orla já ocupadas. / In some of the coastal capitals of the Brazilian northeast states, the building verticalization of seaside areas represents a potential barrier to the air flow through the built environment, towards the inner city areas. In São Luís, capital of the state of Maranhão (MA), the verticalization process has begun along Litorânea Avenue, which is a 5,3km long street located in Calhaus Beach district. In this context, the objective of this research work is to investigate the relationship between this imminent verticalization and the natural ventilation. In order to fulfill such objective, there were created five different fictional scenarios of verticalization among the sites placed in Litorânea Avenue, which were gathered according to the height, distances between buildings and buildings typology. These scenarios were simulated in Ansys CFX Software and compared with the areas current situation. Along six blocks of the avenue, 24 points were distributed and monitored, observing the influence of each proposed scenario in the wind velocity and direction patterns, also considering the pressure in the pedestrian level. As a conclusion to this study, the pointed scenarios of verticalization have proved to result in significant influence in the wind pattern, distinguished from each other. Contributing to the urban planning of the city of São Luís, this research anticipates the impact of new buildings in the air flow of already occupied seaside areas.

Neste trabalho avaliou-se o desempenho térmico de um ambiente padrão a partir do uso de parede trombe com diferentes configurações e tipologias de uso, por meio de comparação com um ambiente de mesmas dimensões dotado de janelas convencionais, para oito cidades brasileiras, pois o potencial de utilização desta forma de estratégia passiva ainda é pouco estudado no Brasil. A parede trombe consiste em uma \"estufa\" entre uma parede de alta inércia térmica com aberturas inferiores e superiores e uma superfície envidraçada por onde o ambiente mantém contato com o exterior. Este dispositivo é capaz de absorver energia proveniente da radiação solar aquecendo o ar nesta estufa e este ar aquecido pode ser direcionado para o interior ou exterior da edificação a depender da finalidade. Este ar pode ser usado para aquecer o ambiente ou resfriá-lo por meio da ventilação natural. A análise deste trabalho se deu a partir de uma série de simulações computacionais utilizando o software EnergyPlus, versão 7.0 de modo a quantificar e classificar o desempenho térmico de um ambiente padrão dotado deste componente, sob as diversas configurações construtivas. Tanto para aquecimento quanto para resfriamento dos ambientes. A partir destas simulações, elaborou-se um modelo matemático simplificado capaz de quantificar a temperatura do ar no interior dos ambientes em que sejam utilizadas as paredes trombe de modo a tornar possível a utilização deste dispositivo na composição de edificações na fase de projeto, estimando seu desempenho sem que haja necessidade de novas simulações computacionais. O uso das paredes trombe melhorou o conforto térmico dos usuários em edificações localizadas no Brasil, a depender do clima onde estão inseridas, promovendo ventilação natural e aquecimento solar passivo, mesmo quando comparado com o modelo convencional de aberturas. Por fim foi elaborado um aplicativo para sistema Android em dispositivos móveis, possibilitando aos profissionais de projeto identificar a melhor tipologia para a localidade onde se deseja inserir este sistema e prever seu desempenho, contribuindo para que o potencial deste dispositivo seja investigado nas mais diversas regiões brasileiras. / This research evaluated the thermal performance of a standard environment from the use of Trombe wall with different settings and types of use, by comparison with a setting of the same dimensions equipped with conventional windows for eight Brazilian cities, because the potential the utilization of this passive strategy is still little studied in Brazil. A Trombe wall consists of a \"greenhouse\" between a wall of high thermal inertia lower and upper vents and a glazed area where the environment keeps contact with the outside. This device is capable of absorbing energy from solar radiation heating the air this greenhouse and this heated air can be directed to the interior or exterior of the building depending on the purpose. This air can be used to heat the room or cool it by means of natural ventilation. The analysis of this work was made from a series of computer simulations using EnergyPlus software, version 7.0 in order to quantify and classify the thermal performance of a standard environment with this component, under the various construction settings. Both for heating and for cooling environments. From these simulations, we elaborated a simplified mathematical model able to measure the air temperature within the environments in which they are used Trombe walls in order to make use of this device in the composition of buildings in the design stage as possible, estimating its performance without the need for new computer simulations. The use of Trombe walls improved thermal comfort of users in buildings located in Brazil, depending on the climate where they are located , providing natural ventilation and passive solar heating, even when compared with the conventional model of openings. Finally an app for Android system for mobile devices was developed, enabling professionals to identify the best design type to the location where you want to enter this system and predict its performance, contributing to the potential of this device is investigated in several Brazilian regions.

Indoor air quality has become a challenge together with the global aim &lsquo / decreasing energy consumption&rsquo / . Increasing insulation levels of building envelopes but implementing inaccurate building system details has caused excessive heat, accumulation of pollutants, etc. in spaces. In terms of educational spaces, the increase in complaints and illnesses due to unfavorable indoor air conditions leads to a decrease in concentration and so academic performance of students and staff. In the context, the aim of the study was indicating the poor indoor air quality conditions caused by inadequate fresh air supply in crowded educational spaces and making recommendations for the improvement. In the study, a classroom and a design studio in the METU Faculty of Architecture building were investigated. In order to examine the existing situation, at two locations of each room the temperature, relative humidity and CO2 were continuously recorded between 13 September 2011 and 24 February 2012 and air speed for ten-day periods between 26 November 2011 and 5 January 2012. The evaluation of the collected data indicated that both of the rooms had temperature, so relative humidity and CO2 accumulation problems mainly due to insufficient fresh air supply in the winter period. In order to eliminate the poor conditions in the rooms, the needed outdoor air can be provided through the inlet openings coupled with fan coils, which are in existence but not in use.

In the low cost housing programs, the standardization and climatic inadequacy of design solutions have resulted in uncomfortable thermal conditions. The aim of this study was to evaluate the thermal quality of different urban design arrangements of vertical blocks dwellings destinated to the low income population in the city of Maceió - AL. The comparative, qualitative and quantitative analysis was carried through three different blocks disposed at different urban arrangement. The qualitative evaluation was based on bioclimatic attributes of the urban form and the quantitative one was based on indoor climatic monitoring, outdoor microclimatic measurements and further models simulation using CFD software. It was observed that the air temperature and relative humidity values corresponded up to 95,7% of indoor thermal discomfort hours. The results of models simulations have shown that, the factors that had most affected the studied thermal conditions had been: bad localization of the openings in relation to the local prevailing winds, bad distribution and orientation of the blocks in the evaluated urban constructive arrangements and little air porosity of the buildings. It is expected that these information could help future low-cost buildings projects in hot-humidity climate cities as Maceió-AL. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Nos programas habitacionais destinados à população de baixa renda, a padronização de soluções e a desconsideração das peculiaridades climáticas locais têm resultado em construções que não atendem às necessidades de conforto térmico de seus usuários. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a qualidade térmica de edificações verticais a partir da análise de diferentes configurações construtivas e princípios de desenho urbano existentes em conjuntos habitacionais destinados à população de baixa renda em Maceió AL. Foi realizada a análise comparativa, qualitativa e quantitativa, de três arranjos urbanos de conjuntos habitacionais verticais. A avaliação qualitativa foi baseada nas observações dos atributos bioclimatizantes da forma urbana e a quantitativa a partir da coleta de dados das variáveis ambientais, temperatura e umidade relativa do ar, nos ambientes internos das unidades residenciais e nos espaços externos imediatos, através das medições móveis microclimáticas e simulação de modelos através de um programa computacional de dinâmica dos fluídos (CFD). Identificaram-se valores de temperatura e umidade relativa do ar que correspondem a até 95,7% de horas de desconforto térmico em ambientes internos. Os resultados simulados comprovaram que, dentre os fatores que mais afetaram as condições térmicas estudadas foram: má localização das aberturas em relação ao aproveitamento da ventilação natural, má distribuição e orientação das edificações nos arranjos construtivos urbanos avaliados e pouca porosidade dos edifícios. Espera-se que as informações apresentadas na respectiva análise possam auxiliar o planejamento de futuros conjuntos verticais em cidades de clima quente e úmido, como Maceió-AL.

This survey deals with the dimensionality of the natural ventilation and its fitness to building houses in the Brazilian Northeast. It is a case study due to the limited sample of the object evaluated, since that its abridgement involved only two houses located in Maceió city in the state of Alagoas. As matter of fact, by the end of 1970 through 1980, a pernambucano architect under the name of Armando de Holanda wrote a booklet guide containing 9 (nine) bioclimatic strategies to solve the problem of the hot and damp ventilation that reaches the tropical regions causing distress to their inhabitants, above all inside the houses. According to Holanda s point of view the trouble could be lessened if the building of the houses were more adequate and suitable to the local temperature of the environment. The statements lined out by Holanda consisted of nine (9) strategic. In the inquiry made up, some of Holanda s a priori strategic propositions have been selected and evaluated such the natural air performance, the shading and other items of two houses built by two architects who drew and carried out an experimental project for their own dwellings. Both houses were object of analysis and evaluation by means of a detailed methodoly concerning the climatic data and the bioclimatic strategies followed by an essay of ventilation and sunny rays with virtual models through computerized SketchUp application of the solar chart. As a result, the house 1 (one) showed up efficient average of natural ventilation and shading, while the house 2 (two) attested the average and positive performance of natural ventilation as well as shading. Yet in both houses the direct observation registered adequate bioclimatic strategies, but some determined solutions seemed inadequate to a hot and damp climate as inward divisions no evidence of eaves. Hypothetically the conclusion is that Holanda s guidance may cause good effect when well fitted, in spite of being necessary some practical experiments to assure thermal comfort to the buildings situated in hot and damp regions, with the adoption of the suggested methodoly and good tools of evaluation preceded by an architectonic planning. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / A tradição construtiva luso-brasileira, como ilustram as tradicionais casas de fazenda, e o modernismo dos anos de 1950-1970, como as casas modernistas urbanas, adotavam a preocupação com a ventilação natural e a proteção solar no trópico quente e úmido. Na década de 1970, o arquiteto pernambucano Armando de Holanda desenvolveu o Roteiro para Construir no Nordeste, reunindo nove estratégias bioclimáticas. Para o clima quente e úmido do Nordeste brasileiro, com temperaturas amenas durante quase todo o ano, as principais estratégias de projeto para promover conforto térmico resumem-se em permitir o escoamento da ventilação natural no interior das edificações e promover o sombreamento das fachadas e aberturas. Contudo, com o intensivo desenvolvimento dos conhecimentos em conforto ambiental no Brasil, estima-se que a adoção exclusiva dessas estratégias, sem experimentos práticos, não é suficiente para garantir a eficiência da edificação, necessitando, portanto, da adoção conjunta de métodos de avaliação de desempenho ambiental. O objetivo dessa pesquisa de mestrado em arquitetura e urbanismo é avaliar o desempenho da ventilação natural e do sombreamento de casas projetadas segundo os princípios abordados na cartilha de Armando de Holanda. Avaliaram-se duas casas construídas em Maceió/AL, entre final de 1970 e início de 1980, projetadas por arquitetos e professores da Universidade Federal de Alagoas. A metodologia proposta compreendeu: detalhamento de dados climáticos e estratégias bioclimáticas para Maceió; visitas às residências, levantamentos arquitetônicos, análise bioclimática; entrevistas com os arquitetos/moradores das casas; realização de ensaios de ventilação, no equipamento mesa d´água com maquetes vazadas, e de insolação com modelos virtuais, no programa de computador SketchUp e aplicação da carta solar. Constatouse médio desempenho de ventilação natural e de sombreamento na Casa 1; e médio e positivo desempenho de ventilação natural e de sombreamento, respectivamente, na Casa 2. Verificouse a utilização de adequadas estratégias bioclimáticas nas casas, porém destacaram-se determinadas soluções inadequadas para o clima quente e úmido, como a compartimentação interna e a ausência de beirais. Conclui-se pelos adequados princípios bioclimáticos do Roteiro, porém pela necessidade de experimentos práticos para garantir conforto térmico às edificações de forma a prever as deficiências e solucioná-las. Sugere-se a aplicação da metodologia proposta e das ferramentas de avaliação em pesquisas e planejamento arquitetônico para possibilitar maior garantia de desempenho térmico nas edificações, localizadas em regiões de clima quente e úmido.