O padrão de adensamento urbano impacta no conforto do pedestre no que diz respeito, sobretudo, à possibilidade de alterar as condições de vento ao nível do solo gerando zonas de desconforto. As cidades convivem com constantes mudanças em sua configuração tanto pelo adensamento quanto pela verticalização de suas estruturas, esta condição modifica a ventilação natural urbana, alterando as condições de vento no entorno de edifícios, o que afeta o escoamento de ar ao nível do solo, atingindo o conforto do pedestre. Então, o objetivo desta pesquisa é analisar o conforto do pedestre em relação ao vento em analogia a padrões de adensamento urbanos, considerando ensaios experimentais em túnel de vento a partir da aplicação em área urbana da cidade de João Pessoa-PB. A área investigada é parte dos bairros Altiplano Cabo Branco e Cabo Branco, localidade que, nos últimos anos, tem passado por grandes mudanças em sua configuração, respaldadas por alterações do instrumento urbanístico. Motivando o estudo de padrão de ocupação e seu reflexo no conforto do pedestre frente ao vento, pelo meio da avaliação de duas configurações de vizinhança ensaiadas em túnel de vento. As proposições referem-se a padrão de adensamento antigo, anterior ao ano de 2005 e adensamento recente, referente a situação atual, ano de 2012, as duas situações propostas reproduzem circunstâncias reais Os experimentos foram realizados com modelos, M1 e M2, em escala reduzida, referente a 1/400; no Túnel de Vento Prof. Joaquim Blessmann da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, mesa M-II; pela simulação de vento do tipo turbulento, compatível com as condições do local estudado. Consideraram-se as configurações de ensaio utilizadas nesse túnel de vento para simular perfis de velocidade média, que correspondem às categorias de terreno definidos na NBR 6.123/1988, vento mar, categoria I, e vento terra, entre a categoria III e IV. Iniciou-se com os ensaios de escoamento de camada limite, que envolve a aquisição de dados de velocidades instantâneas do vento, obtidos com anemômetros de fio quente, a partir de malha de medição definida, sendo, sete linhas, oito posições e dez alturas, para dois rumos de vento, sendo 900 e 1500, definindo o comportamento do vento para a área E, prosseguiram-se com os ensaios de conforto do pedestre, através de medições de velocidades ao nível do solo para trinta e seis posições, pontos distribuídos por passeios e calçadas, por meio de sondas de pedestres, sondas tipo Irwin, realizando tomadas para vinte e quatro ângulos de incidência de vento, marcados a cada 150. Para aferir as condições de vento para o pedestre, utilizaram-se critérios de conforto baseados na Escala Beaufort, que relacionam a atividade, o local e o nível de conforto relativo, pondera ainda acerca de critérios de aceitação para períodos de retorno, um ano, um mês e uma semana. Os resultados obtidos para as configurações de vizinhança referentes ao escoamento para a área e ao conforto do pedestre, foram confrontados, atentando-se que o adensamento urbano modifica consideravelmente o campo de vento de áreas urbanas, atingindo o conforto do pedestre, impossibilitando-o, para algumas posições estudadas, de realizar atividades corriqueiras com conforto. Então, assentam-se fundamentos que orientam a ocupação do solo com vistas à garantia de realização pelo pedestre, com nível de conforto relativo “aceitável”, das atividades inerentes aos usos propostos para o ambiente urbano, colaborando com o planejamento, o controle e a intervenção em áreas urbanizadas, favorecendo, também, o crescimento saudável das cidades. / The pattern of urban densification impacts on pedestrian comfort, specially, in relation with the possibility of changing the wind conditions at ground level, generating discomfort zones. Cities live with constant changes in its configuration due to the densification and to the verticalization of its structures. This condition modifies the urban natural ventilation, changing, the wind conditions in the building surroundings, which affects the air outflow at ground level, impacting on pedestrian comfort. The objective of this work is to analyze the relation between the pedestrian comfort and the wind, similarly to the patterns of urban densification, considering experimental tests in wind tunnel, since application in the urban area of João Pessoa-PB city. The investigated area is part of the neighborhoods of Altiplano Cabo Branco and Cabo Branco, João Pessoa-PB, region that, in the last years, has been passing through considerable changings in its configuration, supported by alterations in the urban instrument. Motivating the study of the occupation patterns and its reflection in the pedestrian comfort facing the wind through the analysis of two neighborhood configurations, simulated in the wind tunnel, through experiments. The propositions refer to an old densification before the year of 2005 and to a recent densification, referring to a current situation, both proposed situations reproduce real circumstances The experiments were realized with models, M1 and M2, in reduced scale, regarding 1/400; in the Túnel de Vento Prof. Joaquim Blessmann from Universidade Federal do Rio Grande do Sul, table M-II; by the simulation of the turbulent wind, compatible with the conditions of the studied place. The configurations of assay used in this wind tunnel to simulate average velocity profiles were considered, which correspond to the ground defined in NBR 6.123/1988, sea wind, category I, and land wind, between the category III and IV. Beginning with experiments of the boundary layer’s outflow that are related to the acquisition of the wind’s instantaneous velocities’ data obtained with hot wire anemometers, from the defined measurements mesh, being seven lines, eight positions and ten heights, to two wind courses, being 900 and 1500, defining the behavior of the wind to the area. And, continued with the assays of pedestrian comfort, through measurements of the velocities at ground level for thirty six positions, points distributed for sidewalks, through pedestrian sensors, sensors of the Irwin type, realizing measurements for twenty four incidence angles, marked every 150 In order to verify the wind conditions for the pedestrians, comfort criterions based in the Escala Beaufort were utilized, which make a relation of the activity, the place and the relative comfort level, it still ponders about the acceptance criterions for return periods, one year, one month and one week. The results obtained for the configurations of the neighborhoods referents to the area’s outflow and to the pedestrian comfort were confronted, paying special attention to the fact that the urban densification modifies substantially the wind field of the urban areas, affecting the pedestrian comfort, impossibilitating it, for some studied positions, for realizing everyday activities with comfort. Then, fundamentals that guide the pattern of ground occupation were consolidated, aiming the guaranty of realization by pedestrian, with an “acceptable” relative comfort level, for the activities inherent to the uses proposed to the urban ambient, collaborating with the planning, the control and the intervention in urbanized areas, still assisting the healthy growth of the cities.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2017-11-14T13:16:49Z No. of bitstreams: 1 PDF - Aderson Rodrigues de Souza.pdf: 7962462 bytes, checksum: 6f01d4e08ea2460d5c3770f460f086e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-14T13:16:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Aderson Rodrigues de Souza.pdf: 7962462 bytes, checksum: 6f01d4e08ea2460d5c3770f460f086e0 (MD5) Previous issue date: 2017-04-25 / The importance of thermal comfort studies in educational buildings is associated with the relationship that this condition has with the performance of human activities, providing a thermally comfortable environment better levels of concentration and attention. Thus, the objective of this research is to evaluate the thermal comfort conditions of classrooms and administrative rooms, naturally ventilated, in a building of higher education, in the city of Campina Grande, Northeast Region of Brazil, where the weather is predominantly hot and humid. In order to obtain the results, two methods traditionally used in this type of research were applied. The analytical method, included in International Standards ISO 7730 (2005) and ASHRAE 55 (2010), provides results on 4 environmental and 2 personal variables, collected from the studied environments. The second method consists in the application of questionnaires to the ordinary users of the environments aiming to obtain personal answers about the real thermal sensations. The analysis of the results showed that the comfort zones, verified in the building, were distinct for each season of the year in which the research was developed. By personal votes, the comfort temperature ranges in the fall were broader than those provided by the technical standards. However, in the winter, the normalized method overestimated the ranges of comfort temperatures obtained by direct votes. The results of the thermal comfort zones were compared with those of other studies done in regions with climatological features similar to those of this work, as well as with those obtained in regions of colder climates, verifying the coherence between the data. This research concluded that, in the autumn season, the environments of the building provided its occupants with thermal discomfort for the heat most of the time, however, in the winter season, thermal comfort situations were predominant. / A importância do estudo do conforto térmico em edificações de ensino está associada ao vínculo que essa condição tem com o desempenho de atividades humanas, para as quais um ambiente termicamente confortável proporciona melhores níveis de concentração e atenção. Assim, o objetivo desta pesquisa é avaliar as condições de conforto térmico de salas de aula e salas administrativas, naturalmente ventiladas, de uma edificação de ensino superior, na cidade de Campina Grande, na Região Nordeste do Brasil, onde o clima é predominantemente quente e úmido. Para obtenção dos resultados, foram seguidos dois métodos tradicionalmente utilizados nesse tipo de pesquisa. O método analítico, constante nas Normas Internacionais ISO 7730 (2005) e ASHRAE 55 (2010), fornece resultados a partir de 4 variáveis ambientais e 2 pessoais, coletadas no interior dos ambientes estudados. O segundo método consiste na aplicação de questionários aos usuários dos ambientes, para a obtenção de respostas pessoais sobre as sensações térmicas reais. A análise dos resultados mostrou que as zonas de conforto, verificadas na edificação, foram distintas para cada estação do ano em que a pesquisa foi desenvolvida. Pelos votos pessoais, os intervalos de temperaturas de conforto, no outono, foram mais amplos do que os previstos pelas Normas. Entretanto, no inverno, o método normatizado superestimou as faixas de temperaturas de conforto obtidas pelos votos diretos. Os resultados das zonas de conforto térmico foram confrontados com os de outras pesquisas feitas tanto em regiões de clima semelhante ao deste trabalho, quanto em locais de clima mais frio, verificando-se coerência entre os dados. A pesquisa concluiu que, na estação do outono, os ambientes da edificação proporcionaram a seus ocupantes situações de desconforto térmico para o calor na maior parte do tempo, todavia, na estação do inverno, as situações de conforto térmico foram predominantes.

A ventilação natural é uma das estratégias mais eficientes para o condicionamento térmico passivo de edificações, ocorrendo por ação dos ventos, por efeito chaminé ou pela combinação de ambos. Em áreas densamente ocupadas, a velocidade do vento é reduzida pelos diversos obstáculos locais, tornando o efeito chaminé e a captação pela cobertura as alternativas mais viáveis para indução da ventilação natural em edificações. Dentre as estratégias de ventilação, destacam-se os sheds, aberturas no telhado, que funcionam como captadores ou extratores de ar, dependendo de sua localização em relação aos ventos dominantes. Apesar de terem um grande potencial, são pouco utilizados devido à falta de dados técnicos acessíveis ao projetista. Além disso, muitas vezes são utilizados para captação ou para extração do ar de forma aleatória, sem uma análise da influência dos parâmetros projetuais na ventilação natural. Essa pesquisa parte da hipótese que existe diferença nesses parâmetros para um shed extrator e para um shed captador de ar e que é possível otimizar a ventilação natural através desses dispositivos. O objetivo geral foi avaliar o impacto de diferentes parâmetros projetuais e climáticos no desempenho de sheds captadores e extratores de ar e propor diretrizes para o projeto desses dispositivos. A metodologia foi composta de estudos paramétricos, a fim de investigar a interdependência de diferentes parâmetros projetuais na ventilação natural por sheds e realizar análises comparativas. O processo baseou-se em análises numéricas através de simulações CFD e a verificação desses resultados por meio de ensaios experimentais em túnel de vento. As análises mostraram uma boa compatibilidade entre os resultados numéricos e experimentais, obtendo uma diferença de no máximo 10% entre as duas ferramentas para a maioria dos pontos monitorados. Com relação às simulações computacionais, constatou-se que o desempenho de sheds é fortemente influenciado pela velocidade e pelos ângulos de incidência dos ventos externos. Além disso, notou-se que existem diferenças nos parâmetros projetuais para um shed extrator e para um captador, sendo que alguns casos apresentaram bons desempenhos em ambas as situações. Por fim, conclui-se que é possível otimizar o uso da ventilação natural através desses dispositivos, sendo que esses resultados auxiliam a prática do projeto arquitetônico na determinação de configurações adequadas. / Natural ventilation is one of the most important strategies for passive cooling of indoor environments. It can occur by wind forces, stack effect or a combination of both strategies. In urban areas the wind speed is reduced due to several obstacles. Stack effect and air intake by the roof can be viable alternatives to induce natural ventilation in buildings. Among the ventilation strategies, sheds can be highlighted. These structures consist of roof openings that work as collectors or extractors of air, depending on their location in relation to the prevailing wind directions. Although they have great potential, they are seldom used by Brazilian architecture, due to lack of technical data available to the designer. Besides, sometimes the sheds are used for air intake or exhaustion without any detailed analysis on the influence of different building design parameters on natural ventilation. The starting hypothesis of this research is that there is a difference in construction parameters for an exhaustion and intake sheds and it is possible to optimize the use of natural ventilation through these devices. The research aims to investigate the potential of air extracting and capturing sheds to promote indoor natural ventilation and proposes guidelines for the design of these devices. The applied methodology consists on parametric studies to investigate the interdependence of different design parameters for natural ventilation in sheds and perform comparative analyzes. The procedure was based on CFD simulations and the verification of such results through experimental tests using wind tunnel. The analyses showed a good compatibility between the numerical and experimental results, obtaining a maximum difference of 10% between the two tools for most of the monitored points. The computer simulations showed that sheds performance is strongly influenced by the external wind speed and its incidence angles. In addition, it was noted that there are differences in design parameters for air extracting and capturing sheds and some cases showed a good performance in both situations. Finally, it was concluded that it is possible to optimize the use of natural ventilation through these devices, and these results support the practice of architectural design in determining appropriate settings.

Orientador: Lucila Chebel Labaki / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:55:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_NixonCesarde_D.pdf: 32217441 bytes, checksum: 25e8b1672ea93f3aae90a2513264ae3e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A ventilação natural é uma das estratégias mais adequadas para o resfriamento passivo dos edifícios e para a manutenção da qualidade do ar. Uma das alternativas existentes para se alcançar tal proposição é a utilização de torres de vento situadas acima do nível da cobertura, as quais podem funcionar como captadores ou extratores de ar. Esta pesquisa tem como objetivo geral avaliar quatro tipos de torres, atuando como captadores: a unidirecional, com uma abertura para a entrada de vento, em locais onde o vento se movimenta predominantemente em uma direção; a tetradirecional, com quatro aberturas; a octodirecional, com oito aberturas e a dodecadirecional, com doze aberturas; em locais em que o vento age em várias direções. Para alcançar o objetivo utilizaram-se ensaios em túnel de vento e simulações no software CFX®, os quais permitiram estudar as características técnicas das torres analisadas e seus efeitos sobre a ventilação interna do ambiente, bem como contribuir para a difusão desse sistema de ventilação no Brasil. O desenvolvimento do trabalho foi dividido nas seguintes etapas: definição das geometrias das torres; definição, construção e instrumentação das maquetes; definição dos ângulos de incidência do vento; ensaios no túnel de vento e simulações no software CFX®: velocidade e pressão. Os resultados obtidos a partir de uma série de experimentos e simulações computacionais permitiram a análise e comparação dos diversos projetos propostos, auxiliando, portanto, na determinação das configurações mais adequadas, além da verificação da compatibilidade entre os dois tipos de estudo, concluindo que as torres octodirecional e dodecadirecional são as mais eficientes, pois proporcionam maiores valores de velocidade do ar interno na maioria das posições consideradas. Desta forma, utilizando o túnel de vento e o CFX®, as análises possibilitaram desenvolver melhorias para os ambientes avaliados, no que se refere ao desempenho da ventilação. Isso proporcionará melhores taxas de conforto aos usuários da edificação, considerando todas as aberturas para permitir o fluxo do vento em qualquer situação. Ademais, podem-se verificar as distribuições das aberturas de entrada e saída mais adequadas para captação e distribuição do vento no interior dos ambientes, proporcionando melhores condições de conforto térmico / Abstract: Natural ventilation is one of the most appropriate strategies for passive cooling of buildings and the maintenance of air quality. One of the alternatives for achieving such proposal is the use of wind towers above the level of the roof, which can function as air catchers or extractors. This research aims to evaluate four types of towers, acting as air catchers: unidirectional, with an opening for the entrance of the wind, in locations where the wind moves predominantly in one direction, the tetradirectional, with four openings, the octodirectional, with eight openings and dodecadirectional, with twelve openings, in locations where the wind moves in various directions. To achieve the goal, tests in wind tunnel and simulations in CFX® software were performed, which allowed the study of the technical characteristics of the analyzed towers and their effects on the indoors ventilation, as well as the contribution to the spread of this ventilation system in Brazil. The methodology was divided into the following steps: the definition of the geometry of the towers; definition, construction and instrumentation of the models; definition of the angles of the incidence of the wind; wind tunnel tests and simulations in CFX® software: speed and pressure. The obtained results from a series of experimental and computational simulations allowed the analysis and comparison of the various proposed design configurations, helping, therefore, in determining the most appropriate settings, besides the verification of compatibility between the two types of study, concluding that the octodirectional and dodecadirectional towers are the most efficient ones , as they provide higher rate of indoor air speed in most considered positions. Thus, using the wind tunnel and CFX®, the analysis allowed the development of enhancements to the analyzed environments, concerning the performance of the ventilation. This will provide better comfort rates to the users of the building, considering all openings to allow the wind flow in any situation. Furthermore, the most suitable distribution of inlet and outlet openings for the catchment and distribution of the wind within the environments may be verified, providing better conditions of thermal comfort / Doutorado / Arquitetura e Construção / Doutor em Engenharia Civil

O emprego da arquitetura bioclimática conduz à minimização dos impactos de uma intervenção no meio e à obtenção de uma relação mais harmoniosa entre paisagem e construção. Esta pesquisa evidencia o potencial da ventilação natural como recurso para resfriamento em climas quentes e úmidos, contribuindo para o aprofundamento no estudo de estratégias de projeto que auxiliem na maior integração do edifício com o clima e contexto locais. Analisa as estratégias de ventilação natural adotadas pelo arquiteto Severiano Porto em suas obras, dada a importância deste tipo de solução para obtenção de conforto térmico em clima tropical quente e úmido. Realiza-se por meio de discussão e análise de três obras do arquiteto, localizadas na cidade de Manaus-AM, e as diferentes soluções propostas, quanto à sua adeqüabilidade e eficiência. A análise se divide em duas etapas: primeiramente a análise qualitativa e descritiva, baseada em leitura de projeto, onde é verificada a incorporação de conceitos bioclimáticos nas edificações e são identificadas as soluções de ventilação natural propostas, através do desenho e caracterização dos sistemas encontrados; seguida da análise quantitativa, realizada através de pesquisa de campo e medições das variáveis ambientais temperatura, umidade relativa e velocidade do ar. A análise dos resultados foi realizada com base nos métodos de Mahoney e ASHRAE Standard 55-2004, assim como em alguns parâmetros obtidos em literatura especializada. Pôde-se identificar as estratégias de ventilação natural utilizadas, tanto cruzada como de efeito chaminé, avaliando-se detalhadamente seu desempenho nos três edifícios. A pesquisa contribui no aperfeiçoamento das soluções projetuais de ventilação natural, visando valorizar o uso de estratégias de energia passiva na arquitetura. Evidencia também a contribuição de Porto no desenvolvimento de uma arquitetura atenta a princípios bioclimáticos. / Bioclimatic architecture consists in minimizing the impacts of an intervention on the environment and obtaining a close relationship between building and nature. This research emphasizes the importance of natural ventilation as a cooling resource for hot and humid climates, contributing for the study of project strategies that adjust to local context and environment. Analyses the natural ventilation strategies used by the architect Severiano Porto in his buildings, since it is an important kind of solution to obtain thermal comfort in tropical hot and humid weather. It presents the discussion and analysis of three of his main works, placed in the city of Manaus, and the efficiency of the different solutions proposed. The analysis is divided in two steps: first a qualitative and descriptive analysis, based on project examination, where the incorporation of bioclimatic concepts in the buildings is verified and the natural ventilation solutions are identified; followed by a quantitative analysis, based on field studies and measurement of the variables temperature, humidity and air velocity. The result analysis was based on the Mahoney and ASHRAE Standard 55-2004 methods, and data obtained in specialized literature. Natural ventilation strategies could be identified, either cross as stack, allowing a detailed evaluation of performance of the three buildings. The research contributes on the improvement of the architectonic solutions on natural ventilation, on the purpose of valuing the use of passive energy strategies in architecture. Valorizes also Porto’s contribution to the development of an architecture that is attentive to bioclimatic principles.

La ventilation naturelle est une solution passive de rafraichissement des bâtiments dont la performance est souvent limitée par des contraintes acoustiques et visuelles. Les travaux de cette thèse visent à améliorer la conception des ouvertures vitrées pour intégrer ces multiples contraintes. Des modèles thermo-aéraulique, acoustique et d'éclairement sont intégrés dans une plate-forme de simulation énergétique du bâtiment afin d'évaluer la performance de la ventilation naturelle dans des bâtiments tertiaires et résidentiels en termes de confort global et de consommation énergétique. La thèse contribue en particulier au développement et à la validation de modèles thermo-aérauliques à partir d'essais expérimentaux et de la simulation numérique. Une nouvelle technique de mesure du taux de renouvellement d'air par gaz traceur est développée en conditions de laboratoire puis appliquée dans une campagne d'essais in-situ pour caractériser l'écoulement d'air en ventilation traversante et mono-façade. Des simulations numériques ont été menées pour analyser les écarts observés entre les mesures et les corrélations. A l'aide de la CFD, des géométries d'ouverture spécifiques au cas d'étude (présence de loggia, tailles différentes de fenêtres) sous différentes conditions de vent permettent d'identifier les plages d'application des corrélations. Enfin, des simulations énergétiques du bâtiment intégrant les modèles développés et comparant différents modes de gestion sont effectuées en bâtiment de bureaux et résidentiel. On observe une réduction importante du potentiel de rafraichissement dans un environnement bruyant. Des prototypes de volets acoustiques sont conçus pour assurer un compromis entre confort thermique et acoustique. Des indicateurs applicables à la conception des ouvertures vitrées en fonction de paramètres climatiques sont également proposés. / Natural ventilation is a passive solution to refresh and cool down the buildings whose performance is often limited by acoustic and visual constraints. This thesis aims to improve the design of glazed windows to integrate these multiple constraints. Thermo-aeraulic, acoustic and lighting models are integrated in a platform of building energy simulation to evaluate the performance of natural ventilation in office and residential buildings according to global comfort and energy consumption. The thesis contributes in particular to the development and the validation of thermo-aeraulic models from experiments and numeric simulations. A new technique of air change rate measurement by tracer gas is developed in laboratory conditions and then applied in an in-situ experimental campaign to characterize the airflow in cross and single-sided ventilation. The numeric simulations are conducted to analyze the deviation observed between the measures and correlations. With the help of CFD tool, the specific opening geometries of this case study (loggia, different window sizes) under different wind conditions allow to identify the application range of the correlations.Finally, building energy simulation integrating the developed models comparing different control modes are carried out for two case studies: office and residential buildings. Significant reductions of cooling potential are observed in a noisy environment. To provide a response to the constraints of external noise, prototypes of acoustic shutters are designed to ensure a good compromise between thermal and acoustic comfort. Indicators applicable to the design of glazed openings based on climatic parameters are also proposed.

À présent, la réhabilitation des bâtiments est entendue comme une opportunité d’adapter les immeubles existants aux transformations urbaines. Ces modifications ont un impact sur la performance environnementale du parc immobilier, et la ventilation naturelle est l’un des aspects les plus affectés. La densification du tissu urbain est responsable, dans certains cas, de la réduction de la vitesse de l’air, qui peut rendre difficile la dissipation de la chaleur, du bruit et des polluants. Sous un climat chaud et humide, ces facteurs provoquent fréquemment l’adoption d’une climatisation mécanique, surtout dans les bâtiments de bureaux. Étant donné l’importance du sujet, ce travail a pour objectif de discuter les défis et le potentiel d’adopter la ventilation naturelle dans les projets de réhabilitation des bâtiments de bureaux en milieu urbain dense. On soutient l’hypothèse que le projet de réhabilitation peut promouvoir l'utilisation efficace de la ventilation naturelle dans les bâtiments de bureaux, à travers son adéquation au contexte urbain et environnemental présent. La demarche adoptée est composée de quatre étapes. Tout d’abord, on effectue une revue de la littérature sur la réhabilitation des bâtiments pour comprendre le contexte spécifique sur lequel on travaille le thème de la «ventilation naturelle». Ensuite, on analyse l’état de l'art sur la ventilation naturelle dans le cadre de la réhabilitation dans les contextes nationaux et internationaux afin d'identifier les avancées atteintes. Après, on réalise une revue de la littérature sur les effets de l'urbanisation sur l’écoulement de l’air. Pour clore, on propose une réhabilitation d’un bâtiment de bureaux dans le centre-ville de Rio de Janeiro, qui permettra de vérifier les bénéfices d’une solution de ventilation pour le confort des occupants. Le travail souligne la complexité de trouver des solutions de réhabilitation qui permettent d’augmenter le débit d’air dans les bâtiments tout en conciliant l’intégralité de leur patrimoine architectural, l’adaptation aux nécéssités présentes et la possibilité des transformations futures. Le défi augmente dans les milieux urbains denses, où le bruit, la pollution de l’air et la faible perméabilité du tissu urbain peuvent poser des limitations. Dans le cadre des recherches en Europe, Asie et Amérique du Nord, plusieurs réhabilitations ont été réalisées pour analyser la performance des solutions de ventilation. Les ventilations hybride et nocturne sont les plus indiquées. Au Brésil, les recherches sur ce sujet restent balbutiantes et la climatisation mécanique est la solution 9 prédominante dans les rénovations des espaces corporatifs. L’étude de cas montre, à l’aide des modélisations CFD, que la densification de la région analysée a réduit la vitesse et le débit d’air des étages et, par conséquent, a diminué les heures de confort thermique. Les étages plus bas sont les moins favorisés par le vent et le bruit. Ce diagnostic montre la nécessité d’amplifier le débit d’air du bâtiment pendant son occupation et de rendre possible la ventilation nocturne pour dissiper la chaleur accumulée pendant la journée. Dans ce sens, on propose l’ouverture de la partie fixe supérieure de toutes les fênetres, une intervention qui préserve les caractéristiques originales des façades et ne nuit pas à la sécurité du bâtiment lorsqu’il est inoccupé. Les résultats indiquent que cette intervention a augmenté les heures de confort thermique des occupants entre 0,5 et 35%, selon l’étage et de l’indicateur utilisé dans l’interprétation des résultats. Cela renforce l’hypothèse que la ventilation naturelle, toute seule, n’est pas sufisante pour préserver le confort des occupants pendant toute l’année. Cependant, elle peut être complétée par la ventilation mécanique, a fin de concilier le bien-être des usagers et la réduction de la consommation d’énergie des bâtiments / Nowadays, retrofitting is understood as an opportunity to adapt existing buildings to the urban transformations of its surroundings. The changes in the urban fabric can cause impacts to the building environmental performance and, generally, natural ventilation is one of the most affected aspects. The densification process is responsible, in some cases, for the reduction of wind speed, which can disturb the dissipation of heat, noise and pollutants. In hot and humid climate, these factors cause frequently the adoption of mechanical ventilation, mainly in office buildings. Given the relevance of the subject, this work aims to discuss the challenges and potential of adopting natural ventilation in the retrofit of office buildings located in dense urban areas. Our hypothesis is that the retrofit project can promote the efficient use of natural ventilation in office buildings, through its adaptation to the present urban and environmental conditions. The methodology includes 4 stages. First, we carry out a literature review about building retrofits to understand the specific context with which we are dealing the subject of “natural ventilation”. Next, we analyze the state of the art of natural ventilation in the retrofit context to identify the main findings. Then, we investigate the effects of urbanization on the airflow pattern. Finally, we propose retrofitting an office building in downtown Rio de Janeiro to verify the benefits offered by a ventilation solution to the occupants’ thermal comfort. We highlight the complexity of developing solutions that increase the airflow in buildings while balancing the protection of its past, the response to the present requirements and the possibility of future changes. This challenge increases in dense urban areas, where noise, air pollution and low permeability of the urban fabric can place some limitations. As part of the research carried out by European, Asian and North American countries, several renovations were conducted to analyze the performance of ventilation solutions. Hybrid and night ventilation were indicated as the most appropriate ones. In Brazil, investigations in this subject remain incipient and air conditioning is the predominant solution in office spaces. By means of CFD simulations, the case study shows that the densification of the analyzed region reduced the wind speed and airflow in all floors and, therefore, reduced the thermal comfort hours. The lower floors are the least favored by the wind and the noise. This diagnostic points out the need to increase buildings airflow during its occupancy and allow night ventilation to dissipate the heat gains accumulated during the day. In this way, we propose to open the upper fixed 11 portion of all windows, a solution that protects the original façade features and do not harm the buildings security when it is not occupied. Thermal simulations indicate that this procedure increases the thermal comfort annual hours in 0,5-35%, depending on the floor and the adaptive comfort model used to interpret the results. We conclude that natural ventilation itself is not sufficient to ensure occupants comfort throughout the year, however it can be complemented by mechanical ventilation in order to balance thermal comfort and energy efficiency. / Atualmente, a reabilitação é entendida como uma oportunidade de adaptar os edifícios existentes às transformações urbanas sofridas pelo entorno. Tais modificações geram impactos ao desempenho ambiental do imóvel, e a ventilação natural é um dos aspectos mais afetados. O adensamento do tecido urbano é responsável, em alguns casos, pela redução da velocidade do ar, que pode dificultar a dissipação do calor, ruído e poluentes. Nos climas quentes e úmidos, esses fatores provocam frequentemente a adoção de refrigeração mecânica, especialmente em edifícios de escritórios. Dada a relevância do tema, este trabalho tem por objetivo discutir os desafios e potencialidades de adotar a ventilação natural no projeto de reabilitação de edifícios de escritórios situados em meios urbanos densos. Assume-se como hipótese que o projeto de reabilitação pode promover uma utilização eficiente da ventilação natural nos edifícios de escritórios, por meio de sua adequação ao contexto urbano presente. A metodologia adotada é composta por quatro etapas. Inicialmente, realiza-se uma revisão bibliográfica sobre a reabilitação de edifícios a fim de compreender o contexto específico sobre o qual será trabalhado o tema da ventilação natural. Em seguida, analisa-se o estado-da-arte da ventilação natural no contexto da reabilitação, buscando identificar os principais avanços obtidos no cenário nacional e internacional. Depois, efetua-se uma revisão da literatura sobre os efeitos da urbanização no escoamento do ar. Finalmente, propõe-se uma reabilitação de um edifício de escritórios no centro do Rio de Janeiro, para verificar os benefícios de uma solução de ventilação no conforto dos ocupantes. O trabalho destaca a complexidade de desenvolver soluções reversíveis que possibilitem aumentar a vazão de ar nos edifícios e preservar suas características construtivas. O desafio é ainda maior em meios urbanos densos, onde o ruído, a poluição do ar e a baixa permeabilidade do tecido urbano podem impor limitações. As pesquisas desenvolvidas na Europa, Ásia e América do Norte destacam as ventilações híbrida e noturna como as soluções mais indicadas. No Brasil, os trabalhos sobre o tema ainda são incipientes, e a refrigeração mecânica é a solução predominante nas reabilitações de espaços corporativos. O estudo de caso indica, por meio de simulações fluidodinâmicas e térmicas, que a densificação da área analisada reduziu a velocidade e vazão do ar no edifício, diminuindo as horas de conforto térmico. Os pavimentos7mais baixos são os menos favorecidos pelos ventos e ruído. Este diagnóstico indica a necessidade de aumentar a vazão de ar durante a ocupação e viabilizar a ventilação noturna para dissipar o calor acumulado durante o expediente. Neste sentido, propõe-se a abertura das folhas fixas sobre as janelas existentes, o que não compromete a preservação das características originais das fachadas e a segurança do edifício quando desocupado. Os resultados indicam que esta intervenção aumenta entre 0,5 e 35% as horas de conforto dos ocupantes. Conclui-se que a ventilação natural, por si só, não satisfaz o conforto térmico durante o ano todo, mas pode ser complementada pela ventilação mecânica, de modo a conciliar eficiência energética e bem-estar dos usuários.

O padrão de adensamento urbano impacta no conforto do pedestre no que diz respeito, sobretudo, à possibilidade de alterar as condições de vento ao nível do solo gerando zonas de desconforto. As cidades convivem com constantes mudanças em sua configuração tanto pelo adensamento quanto pela verticalização de suas estruturas, esta condição modifica a ventilação natural urbana, alterando as condições de vento no entorno de edifícios, o que afeta o escoamento de ar ao nível do solo, atingindo o conforto do pedestre. Então, o objetivo desta pesquisa é analisar o conforto do pedestre em relação ao vento em analogia a padrões de adensamento urbanos, considerando ensaios experimentais em túnel de vento a partir da aplicação em área urbana da cidade de João Pessoa-PB. A área investigada é parte dos bairros Altiplano Cabo Branco e Cabo Branco, localidade que, nos últimos anos, tem passado por grandes mudanças em sua configuração, respaldadas por alterações do instrumento urbanístico. Motivando o estudo de padrão de ocupação e seu reflexo no conforto do pedestre frente ao vento, pelo meio da avaliação de duas configurações de vizinhança ensaiadas em túnel de vento. As proposições referem-se a padrão de adensamento antigo, anterior ao ano de 2005 e adensamento recente, referente a situação atual, ano de 2012, as duas situações propostas reproduzem circunstâncias reais Os experimentos foram realizados com modelos, M1 e M2, em escala reduzida, referente a 1/400; no Túnel de Vento Prof. Joaquim Blessmann da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, mesa M-II; pela simulação de vento do tipo turbulento, compatível com as condições do local estudado. Consideraram-se as configurações de ensaio utilizadas nesse túnel de vento para simular perfis de velocidade média, que correspondem às categorias de terreno definidos na NBR 6.123/1988, vento mar, categoria I, e vento terra, entre a categoria III e IV. Iniciou-se com os ensaios de escoamento de camada limite, que envolve a aquisição de dados de velocidades instantâneas do vento, obtidos com anemômetros de fio quente, a partir de malha de medição definida, sendo, sete linhas, oito posições e dez alturas, para dois rumos de vento, sendo 900 e 1500, definindo o comportamento do vento para a área E, prosseguiram-se com os ensaios de conforto do pedestre, através de medições de velocidades ao nível do solo para trinta e seis posições, pontos distribuídos por passeios e calçadas, por meio de sondas de pedestres, sondas tipo Irwin, realizando tomadas para vinte e quatro ângulos de incidência de vento, marcados a cada 150. Para aferir as condições de vento para o pedestre, utilizaram-se critérios de conforto baseados na Escala Beaufort, que relacionam a atividade, o local e o nível de conforto relativo, pondera ainda acerca de critérios de aceitação para períodos de retorno, um ano, um mês e uma semana. Os resultados obtidos para as configurações de vizinhança referentes ao escoamento para a área e ao conforto do pedestre, foram confrontados, atentando-se que o adensamento urbano modifica consideravelmente o campo de vento de áreas urbanas, atingindo o conforto do pedestre, impossibilitando-o, para algumas posições estudadas, de realizar atividades corriqueiras com conforto. Então, assentam-se fundamentos que orientam a ocupação do solo com vistas à garantia de realização pelo pedestre, com nível de conforto relativo “aceitável”, das atividades inerentes aos usos propostos para o ambiente urbano, colaborando com o planejamento, o controle e a intervenção em áreas urbanizadas, favorecendo, também, o crescimento saudável das cidades. / The pattern of urban densification impacts on pedestrian comfort, specially, in relation with the possibility of changing the wind conditions at ground level, generating discomfort zones. Cities live with constant changes in its configuration due to the densification and to the verticalization of its structures. This condition modifies the urban natural ventilation, changing, the wind conditions in the building surroundings, which affects the air outflow at ground level, impacting on pedestrian comfort. The objective of this work is to analyze the relation between the pedestrian comfort and the wind, similarly to the patterns of urban densification, considering experimental tests in wind tunnel, since application in the urban area of João Pessoa-PB city. The investigated area is part of the neighborhoods of Altiplano Cabo Branco and Cabo Branco, João Pessoa-PB, region that, in the last years, has been passing through considerable changings in its configuration, supported by alterations in the urban instrument. Motivating the study of the occupation patterns and its reflection in the pedestrian comfort facing the wind through the analysis of two neighborhood configurations, simulated in the wind tunnel, through experiments. The propositions refer to an old densification before the year of 2005 and to a recent densification, referring to a current situation, both proposed situations reproduce real circumstances The experiments were realized with models, M1 and M2, in reduced scale, regarding 1/400; in the Túnel de Vento Prof. Joaquim Blessmann from Universidade Federal do Rio Grande do Sul, table M-II; by the simulation of the turbulent wind, compatible with the conditions of the studied place. The configurations of assay used in this wind tunnel to simulate average velocity profiles were considered, which correspond to the ground defined in NBR 6.123/1988, sea wind, category I, and land wind, between the category III and IV. Beginning with experiments of the boundary layer’s outflow that are related to the acquisition of the wind’s instantaneous velocities’ data obtained with hot wire anemometers, from the defined measurements mesh, being seven lines, eight positions and ten heights, to two wind courses, being 900 and 1500, defining the behavior of the wind to the area. And, continued with the assays of pedestrian comfort, through measurements of the velocities at ground level for thirty six positions, points distributed for sidewalks, through pedestrian sensors, sensors of the Irwin type, realizing measurements for twenty four incidence angles, marked every 150 In order to verify the wind conditions for the pedestrians, comfort criterions based in the Escala Beaufort were utilized, which make a relation of the activity, the place and the relative comfort level, it still ponders about the acceptance criterions for return periods, one year, one month and one week. The results obtained for the configurations of the neighborhoods referents to the area’s outflow and to the pedestrian comfort were confronted, paying special attention to the fact that the urban densification modifies substantially the wind field of the urban areas, affecting the pedestrian comfort, impossibilitating it, for some studied positions, for realizing everyday activities with comfort. Then, fundamentals that guide the pattern of ground occupation were consolidated, aiming the guaranty of realization by pedestrian, with an “acceptable” relative comfort level, for the activities inherent to the uses proposed to the urban ambient, collaborating with the planning, the control and the intervention in urbanized areas, still assisting the healthy growth of the cities.

The aim of this master thesis is a research of effects of clay plaster application and natural ventilation on heat storage of a room. In addition to theoretical analysis of basic characteristics of clay as material used in the field of civil engineering, an experimental verification of these characteristical features is carried out as well. The thesis also studies thermal comfort of a room in terms of humidity and concentration of CO2 in dependence of natural ventilation. In the last part, numerical verification of effects of clay plaster application on heat storage is calculated using Simulace 2015 software.

This thesis investigates the possibilities of using hybrid ventilation in an office building in Stockholm. The focus is on simulating the natural airflow to find out for which conditions it is sufficient. The thesis is done at White Arkitekter AB in cooperation and under the supervision of environmental specialists working there. A literature study is carried out to study what has been done before in Sweden as well as in other countries. Computer simulations are used to simulate the airflow to examine the conditions and architecture. A synthetic computer model representing a realistic office building is built up as a starting point. The ventilation method for the natural ventilation part is to take air in through the fa\c{c}ade and use the stack effects in an atrium for natural ventilation. By altering the architecture and the sizes of the openings according to the results from the simulations the building is dimensioned and formed to cope with the rules and requirements about the indoor air quality in workplaces. The simulations are done with a multi zone energy performance simulation tool that can simulate airflows and indoor air climate conditions in the zones as well as the energy consumption. Computational fluid dynamics calculations are then used to more closely simulate the conditions within the zones. The results from those simulations suggest that the natural ventilation as a part of a hybrid ventilation works for all the floors of the building for up to 10$\,^{\circ}\mathrm{C}$. The computational fluid dynamics simulations showed that the thermal comfort of all the occupants is fulfilled for these conditions but there is a risk of occupants experiencing draught because of to high velocities in the air especially for the colder outdoor temperatures. For the higher outdoor temperatures the airflow needs to be enforced to ensure sufficient conditions for the occupants and for the colder temperatures mechanical ventilation is needed to decrease heat losses and avoid the risk of draught.