Orientador: Maurício Roriz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-20T14:06:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_LeticiadeOliveira_D.pdf: 5823028 bytes, checksum: e33ab4513b4c08b2ff00bc375ae8bd74 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A ventilação natural é uma das estratégias mais importantes para o condicionamento térmico passivo de ambientes internos de edificações, podendo ocorrer por ação dos ventos, por efeito chaminé ou pela combinação de ambos. Em áreas urbanizadas, a velocidade do vento é sensivelmente reduzida pelos obstáculos locais, tornando o efeito chaminé uma alternativa de projeto mais viável, pois independe do vento. Esta pesquisa tem por objetivo investigar o potencial de chaminés solares para promover a ventilação natural em edificações de baixa altura, localizadas em climas típicos do território brasileiro. Desenvolveram-se estudos experimentais, através do monitoramento de uma célula de teste, exposta a condições climáticas reais, e de ensaios em túnel de vento, em modelos de escala reduzida. Desenvolveram-se previsões teóricas, através de um modelo matemático adaptado da literatura especializada e de simulações computacionais. Realizou-se um processo inicial de calibração desses modelos, utilizando como referência os resultados do monitoramento experimental. O processo baseou-se na análise comparativa de algumas variáveis selecionadas, considerando-se dados de temperatura superficial do vidro e da placa absorvedora, temperatura do ar e vazão volumétrica no interior do canal da chaminé. Os resultados indicaram que os modelos teóricos têm potencial de aplicação na avaliação do desempenho de chaminés solares, especialmente o modelo de simulação, em que foram observadas diferenças inferiores a 20% entre resultados medidos e calculados. Em vista disso, o modelo computacional foi selecionado para realização de uma análise dos efeitos da variação de diferentes parâmetros geométricos e construtivos do sistema, incluindo espessura do canal de ar, comprimento da chaminé, inclinação do coletor solar e tipo de vidro utilizado no coletor. Verificou-se a possibilidade do uso de um extensor vertical acoplado à chaminé, de modo a garantir uma diferença de altura constante entre as aberturas de entrada e saída do ar, independentemente da inclinação do coletor. Por fim, o desempenho do sistema foi analisado em função do efeito combinado das componentes térmica e eólica, para uma configuração específica de chaminé. Os resultados indicaram que as chaminés solares têm grande potencial de aplicação como estratégia de resfriamento passivo de edificações localizadas em regiões de baixa latitude. O sistema proposto com chaminé inclinada para máxima irradiância e uso de extensor apresentou um aumento significativo no fluxo de ar, para as cidades analisadas, com resultados desde 40% até acima de 100% superiores aos obtidos em uma chaminé solar inclinada para máximo fluxo de ar por diferença de pressão. Verificou-se que as perdas de carga da chaminé têm importância determinante no seu desempenho, pois afetam linearmente os resultados de fluxo de ar obtidos, sendo, portanto, fundamental a sua correta previsão. A ação dos ventos teve papel determinante no desempenho do sistema, mesmo a baixas velocidades. Se comparados casos sem vento e com vento a 1m/s, por exemplo, obtiveram-se diferenças de até 47% na vazão volumétrica da chaminé, para um estudo de caso analisado / Abstract: Natural ventilation is one of the most important strategies for passive cooling of indoor environments. It can occur by wind forces, by stack effect or by a combination of both strategies. The second choice can be more effective in urban areas, where there are obstacles that block or reduce significantly the wind speed. This research has the aim to analyze the potential of solar chimneys to promote natural ventilation in low rise buildings, located at typical climates of Brazilian territory. Experimental studies were developed, by means of the construction and monitoring of a test cell, under real climatic conditions, and the development of wind tunnel tests, using small scale models. Theoretical predictions were developed using a mathematical model adapted from literature and computer simulation. A calibration procedure was carried out, based on results obtained through the experimental set up. The procedure consisted in a comparative analysis of chosen variables, considering data of glass and absorber surface temperatures, air temperature and volumetric flow rate inside the chimney channel. Results confirm the great potential of applicability of the theoretical models on the performance analysis of solar chimneys, specially the computer simulation, which presented differences lower than 20% between measured and calculated results. Therefore, the simulation model was chosen to perform an analysis of the effects caused by the variation in geometric and constructive parameters of a solar chimney, including air channel depth, chimney length, solar collector tilt and type of glass used on the solar collector. It was also analyzed the possibility of using a chimney extension, which would be responsible to maintain a constant height between inlet and outlet openings, independently from the absorber inclination. Ultimately, the system performance was analyzed considering the combined effect of thermal and wind forces, for a specific configuration of solar chimney. Results confirm the great potential of applicability of solar chimneys as a passive conditioning strategy for low latitude locations. The proposed system with optimum inclination angle for maximum solar irradiation added to a chimney extension presented a significant enhancement of airflow rates, for the studied cities, with results between 40% and more than 100% higher than the results obtained with a solar chimney with inclination angle for maximum airflow, considering the pressure gradient inside the channel. It has been verified that the pressure losses inside the chimney have great importance in its performance, since it affects linearly the airflow results, being essential the correct prediction of these losses. Wind forces have a strong influence on the system's performance, even at low velocities. By comparing situations with no wind and with a 1m/s wind velocity, for example, it were obtained differences of up to 47% in the solar chimney volumetric flow rate, for a case study / Doutorado / Arquitetura, Tecnologia e Cidade / Doutor em Arquitetura, Tecnologia e Cidade

Orientador: Lucila Chebel Labaki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-22T02:21:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_CarlaMatheusde_M.pdf: 11189524 bytes, checksum: a7fa919aa9c79e98af0575bc7bf36bb9 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Com a rápida urbanização, tem havido um aumento enorme de população e construções nas cidades. A alta concentração de prédios desencadeia muitas questões ambientais, como o efeito de ilhas de calor; que é agravado principalmente pela perda de áreas verdes no ambiente urbano (WONG et al., 2003). O alto consumo de energia para aquecimento e resfriamento de edificações é um dos maiores problemas do setor de energia e tem um impacto ambiental importante (JIMÉNEZ et al., 2010). A cobertura verde é uma boa estratégia para a redução do uso de energia, pois o calor externo é transmitido em menor quantidade e mais lentamente para o ambiente. Além da cobertura verde, a ventilação natural influencia positivamente no controle do conforto dos ambientes. A varanda constitui uma local agradável ambientalmente para a utilização nos países de clima tropical, pois possui uma cobertura para proteger dos raios solares diretos, permite a ventilação natural e ainda favorece a ligação com o entorno. Esta pesquisa tem como meta voltar-se para o conforto ambiental de forma passiva ao analisar o conforto ambiental de uma residência semiaberta na cidade de Atibaia, SP, construída em forma de varanda, com cobertura verde. A análise do conforto foi feita através de: medições in loco das variáveis ambientais, cálculo do Physiological Equivalent Temperature (PET) ensaia em túnel de vento e comparação dos resultados obtidos nessa simulação com aqueles obtidos nas medições in loco, visando verificar qual a real melhoria do conforto ambiental nessa área semiaberta. As medições in loco foram feitas no período outono e inverno de 2011 e verão de 2012. A partir dos resultados, pode-se inferir que, em relação à temperatura ambiente, apesar da temperatura superficial da cobertura verde ter uma atenuação de ate 9ºC em relação à da cobertura cerâmica, a combinação da cobertura verde com a cobertura cerâmica nessa área semiaberta proporciona uma atenuação da temperatura ambiente externa, de aproximadamente 2,5ºC graus. O calculo do PET mostrou que a área semiaberta melhora o grau de sensação de conforto. A análise da ventilação natural, feita através do ensaio em túnel de vento, mostrou que esse modo de implantação se faz eficiente para a diminuição da velocidade excessiva do vento na área semiaberta. O modelo de varanda com cobertura verde se mostrou uma boa forma para habitação para essa região / Abstract: With rapid urbanization, there has been a huge increase in population and buildings in cities. The high concentration of buildings triggers many environmental issues, such as the heat island effect, which is especially aggravated by the loss of green areas in urban environment (WONG et al., 2003). The high energy consumption for heating and cooling of buildings is one of the greatest problems of the energy sector and has a significant environmental impact (JIMÉNEZ et al., 2010). The green roof is a good strategy for reducing energy use, for the external heat is transmitted in less quantity and more slowly to the environment. Besides the green roof, natural ventilation positively influences in the control of the comfort of environments. The veranda, widely used in tropical countries, is a pleasant place, because it has a cover to protect from direct sunlight, allows natural ventilation and favors the connection with the surroundings. This research analyses the environmental comfort of a semi-open residence in the city of Atibaia, SP, built as a veranda, using green roof. The analysis of comfort was made through: local measurements of environmental variables, physiological Equivalent Temperature (PET) wind tunnel simulation and comparison between the results of wind speed obtained in the local measurements and the wind tunnel simulation, to identify what is the real improvement of thermal comfort in this semi-open area. The in site measurements were made during the autumn and winter of 2011 and summer of 2012. From the results, it could be inferred that, in relation to temperature, although the surface temperature of the green cover showed an attenuation of up to 9 ° C when compared to the tile roof, the combination of green roof with tile roof in this semiopen area provides a temperature attenuation of approximately 2.5 ° C degrees. The PET analyses showed that the semi-open area improves the level of comfort sensation. Regarding natural ventilation, the results showed that this mode of projecting was effective to reduce the excessive wind speed in the semi-open area / Mestrado / Arquitetura, Tecnologia e Cidade / Mestra em Arquitetura, Tecnologia e Cidade

A pesquisa parte da hipótese de que, sob as condições climáticas da cidade de São Paulo, a solução de fachada de um edifício de escritórios, com projeto arquitetônico aprimorado para o desempenho térmico com ventilação natural e uso eficiente (carga térmica interna de 32W/m2), proporciona condições de conforto térmico nos ambientes de trabalho por no mínimo 80% das horas ocupadas do ano sem uso de condicionamento artificial. O objetivo geral é a identificação de soluções projetuais de fachada para edifícios de escritórios com ventilação natural em São Paulo com programa de necessidades, projeto arquitetônico e implantação definidos, tendo em vista o aprimoramento do desempenho térmico do edifício para o conforto térmico dos ocupantes. Levantou-se exemplos de edifícios de escritórios recentes que aclamam ser térmica e energeticamente eficientes para seus contextos, e métodos de avaliação de desempenho térmico e energético de fachadas e de edifícios de escritórios, com destaque para a ventilação natural. Com base em dois modelos de edifício de referência elaborados, sessenta e quatro cenários de edifícios de escritórios com diferentes configurações e condições de ventilação foram avaliados com simulação térmica anual, considerando o clima de São Paulo. Para cada cenário de edifício estabeleceu-se uma relação, adequada às condições desejáveis de conforto térmico dos usuários, entre uma vazão de ar de referência e o ganho máximo de calor no ambiente através da fachada. Os resultados das simulações deram subsídios para o projeto de soluções possíveis de fachadas para os vinte e três casos de edifícios de escritórios que apresentaram no mínimo 80% das horas ocupadas no ano em conforto. Os produtos finais da tese são: (I) dois modelos de edifício de escritórios de referência, com características arquitetônicas e parâmetros de ocupação aprimorados para o desempenho térmico da edificação com ventilação natural sob o clima de São Paulo; (II) método de avaliação de desempenho térmico de edifícios de escritórios com ventilação natural; (III) procedimento para o dimensionamento de soluções de fachada para edifícios de escritórios com ventilação natural; (IV) soluções projetuais de fachada para edifícios de escritórios com ventilação natural e desempenho térmico aprimorado. / The research starts from the hypothesis that, under the climatic conditions of the city of São Paulo, the facades solution of an office building, with an improved architectural design for thermal performance with natural ventilation and an efficient use (internal thermal load of 32W/m2), provides thermal comfort conditions at the work spaces for at least 80% of the occupied hours during the year without use of artificial air conditioning. The main objective is to identify facades design solutions for office buildings with natural ventilation in São Paulo with program of activities, architectural design and site plan defined, considering the improvement of the thermal performance of the building for occupant thermal comfort. Recent examples of office buildings which claim to be thermal and energy efficient to their contexts, and methods of thermal and energy performance evaluation of facades and office buildings, with emphasis on natural ventilation, were listed. Based on two proposed reference models of buildings, sixty four scenarios of office buildings with different configurations and ventilation conditions were evaluated with thermodynamic simulations, considering the climate of São Paulo. For each scenario it was established a relationship, in accordance with users acceptable thermal comfort conditions, between a reference ventilation rate and the maximum heat gain in the office through the façade. The results of the simulations provided inputs for the design of possible facades solutions for twenty three cases of office buildings which presented at least 80% of the annual occupied hours in comfort. The final products of the thesis are: (I) two reference models of office buildings, with architectural design and occupational parameters enhanced for the building thermal performance with natural ventilation under the climatic conditions of São Paulo; (II) thermal performance evaluation method for office buildings with natural ventilation; (III) procedure for the design of facades solutions for office buildings with natural ventilation; (IV) facades design solutions for office buildings with natural ventilation and improved thermal performance.

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.

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.

A pesquisa parte da hipótese de que, sob as condições climáticas da cidade de São Paulo, a solução de fachada de um edifício de escritórios, com projeto arquitetônico aprimorado para o desempenho térmico com ventilação natural e uso eficiente (carga térmica interna de 32W/m2), proporciona condições de conforto térmico nos ambientes de trabalho por no mínimo 80% das horas ocupadas do ano sem uso de condicionamento artificial. O objetivo geral é a identificação de soluções projetuais de fachada para edifícios de escritórios com ventilação natural em São Paulo com programa de necessidades, projeto arquitetônico e implantação definidos, tendo em vista o aprimoramento do desempenho térmico do edifício para o conforto térmico dos ocupantes. Levantou-se exemplos de edifícios de escritórios recentes que aclamam ser térmica e energeticamente eficientes para seus contextos, e métodos de avaliação de desempenho térmico e energético de fachadas e de edifícios de escritórios, com destaque para a ventilação natural. Com base em dois modelos de edifício de referência elaborados, sessenta e quatro cenários de edifícios de escritórios com diferentes configurações e condições de ventilação foram avaliados com simulação térmica anual, considerando o clima de São Paulo. Para cada cenário de edifício estabeleceu-se uma relação, adequada às condições desejáveis de conforto térmico dos usuários, entre uma vazão de ar de referência e o ganho máximo de calor no ambiente através da fachada. Os resultados das simulações deram subsídios para o projeto de soluções possíveis de fachadas para os vinte e três casos de edifícios de escritórios que apresentaram no mínimo 80% das horas ocupadas no ano em conforto. Os produtos finais da tese são: (I) dois modelos de edifício de escritórios de referência, com características arquitetônicas e parâmetros de ocupação aprimorados para o desempenho térmico da edificação com ventilação natural sob o clima de São Paulo; (II) método de avaliação de desempenho térmico de edifícios de escritórios com ventilação natural; (III) procedimento para o dimensionamento de soluções de fachada para edifícios de escritórios com ventilação natural; (IV) soluções projetuais de fachada para edifícios de escritórios com ventilação natural e desempenho térmico aprimorado. / The research starts from the hypothesis that, under the climatic conditions of the city of São Paulo, the facades solution of an office building, with an improved architectural design for thermal performance with natural ventilation and an efficient use (internal thermal load of 32W/m2), provides thermal comfort conditions at the work spaces for at least 80% of the occupied hours during the year without use of artificial air conditioning. The main objective is to identify facades design solutions for office buildings with natural ventilation in São Paulo with program of activities, architectural design and site plan defined, considering the improvement of the thermal performance of the building for occupant thermal comfort. Recent examples of office buildings which claim to be thermal and energy efficient to their contexts, and methods of thermal and energy performance evaluation of facades and office buildings, with emphasis on natural ventilation, were listed. Based on two proposed reference models of buildings, sixty four scenarios of office buildings with different configurations and ventilation conditions were evaluated with thermodynamic simulations, considering the climate of São Paulo. For each scenario it was established a relationship, in accordance with users acceptable thermal comfort conditions, between a reference ventilation rate and the maximum heat gain in the office through the façade. The results of the simulations provided inputs for the design of possible facades solutions for twenty three cases of office buildings which presented at least 80% of the annual occupied hours in comfort. The final products of the thesis are: (I) two reference models of office buildings, with architectural design and occupational parameters enhanced for the building thermal performance with natural ventilation under the climatic conditions of São Paulo; (II) thermal performance evaluation method for office buildings with natural ventilation; (III) procedure for the design of facades solutions for office buildings with natural ventilation; (IV) facades design solutions for office buildings with natural ventilation and improved thermal performance.

O estudo da ventilação natural como forma de amenização climática tem sido tema de diversos trabalhos científicos apresentados em congressos e encontros da área de conforto ambiental tanto no país como no exterior. E segundo o Método de Givoni, em 74% das horas do ano, a ventilação natural é a principal estratégia de projeto para se obter o conforto térmico dos usuários na cidade de Aracaju SE. Assim sendo, tem-se como objeto desta pesquisa a ventilação natural nas habitações, e como objetivo geral um estudo do aproveitamento do vento para promover a ventilação natural em edificações residenciais na cidade de Aracaju, a fim de proporcionar melhores condições térmicas ambientais para os usuários sem a necessidade do condicionamento artificial do ar. O produto final consiste em recomendações de projeto baseadas nas pesquisas teóricas e simulações computacionais com o ANSYS CFX Computacional Fluid Dynamics Software que serviram de base para verificar a influência da ventilação natural na edificação por meio de propostas de alterações no projeto original. / Studies of natural ventilation as a way to minimize climate influences has been theme of several scientific papers presented in congresses and meetings concerning environmental comfort, in Brazil as well as in other countries. According to Givonis method, in 74% of the year hours, natural ventilation is the main strategy to obtain thermal comfort for the inhabitants of Aracaju (Sergipe capital city). Based on that information, the object of this research is the housing natural ventilation, and its general objective is a study of wind use to promote housing natural ventilation and provide better thermal comfort conditions of its users without the need of artificial air conditioning. The final product of this research consists in design recommendations based on theoretical research and computer simulations with ANSYS CFX Computacional Fluid Dynamics Software which became the base to verify the influence of natural ventilation in a building by proposing alterations in the original project.

O estudo da ventilação natural como forma de amenização climática tem sido tema de diversos trabalhos científicos apresentados em congressos e encontros da área de conforto ambiental tanto no país como no exterior. E segundo o Método de Givoni, em 74% das horas do ano, a ventilação natural é a principal estratégia de projeto para se obter o conforto térmico dos usuários na cidade de Aracaju SE. Assim sendo, tem-se como objeto desta pesquisa a ventilação natural nas habitações, e como objetivo geral um estudo do aproveitamento do vento para promover a ventilação natural em edificações residenciais na cidade de Aracaju, a fim de proporcionar melhores condições térmicas ambientais para os usuários sem a necessidade do condicionamento artificial do ar. O produto final consiste em recomendações de projeto baseadas nas pesquisas teóricas e simulações computacionais com o ANSYS CFX Computacional Fluid Dynamics Software que serviram de base para verificar a influência da ventilação natural na edificação por meio de propostas de alterações no projeto original. / Studies of natural ventilation as a way to minimize climate influences has been theme of several scientific papers presented in congresses and meetings concerning environmental comfort, in Brazil as well as in other countries. According to Givonis method, in 74% of the year hours, natural ventilation is the main strategy to obtain thermal comfort for the inhabitants of Aracaju (Sergipe capital city). Based on that information, the object of this research is the housing natural ventilation, and its general objective is a study of wind use to promote housing natural ventilation and provide better thermal comfort conditions of its users without the need of artificial air conditioning. The final product of this research consists in design recommendations based on theoretical research and computer simulations with ANSYS CFX Computacional Fluid Dynamics Software which became the base to verify the influence of natural ventilation in a building by proposing alterations in the original project.

In office buildings located on hot humid climate areas, the architectonical typology could improve the regional winds entrance and minimize the energy consumption. The increase of ventilation inside the rooms depends on the architectonical typology adopted and the specifications related on the room s openings. The room s openings allow or make difficult to distribute the air flow inside the places, either being responsible by the rain protection, noises and excessive solar radiation. Thus, the opening s design must be considered, otherwise it will endanger the comfort condition inside an ascertain place. The opening typology influences the ventilation of the rooms offering more or less resistance to the air s flow. The Building Regulation of Maceio of 1985 determines the minimum openings area based on the floor s area, as 1/6 for light and 1/12 for ventilation. In this paper the position, orientation or main kinds of ventilation are not mentioned. These items have a straight influence on the air flow determination inside the rooms, as well the users thermal comfort. The aim of this study is to investigate three different kinds of openings in office buildings in Maceio city (sash, top hung and vertical pivot window) with area based on the Building Regulation. Computational simulations where realized with PHOENICS 3.6 software on a typical office building. The opening design is an important aspect in buildings where passive cooling is a bioclimatic strategy. Building Regulation needs to consider this aspect. For the same opening area specified for the Building Regulation the airflow and air velocity inside the office building will be different depends on the opening design. In this case, some coefficients need to be investigating for different opening design. The Building Regulation needs to apply large openings to improve air flow inside the buildings. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Em edificações de escritório localizadas em regiões quentes e úmidas, as tipologias arquitetônicas poderiam favorecer o aproveitamento dos ventos regionais, minimizando assim os gastos com energia para climatização dos mesmos. O incremento da ventilação no interior dos ambientes dependerá, entre outros fatores, da tipologia arquitetônica adotada e das especificações relacionadas às aberturas do ambiente. Tais itens estão intrinsecamente relacionados às escolhas realizadas pelo profissional que desenvolve o projeto que, por sua vez, se aplicar os princípios bioclimáticos pode aumentar consideravelmente, a construção de edifícios energicamente eficientes. Nesse sentido, pesquisas têm sido desenvolvidas para incorporar o conhecimento existente sobre as estratégias de condicionamento ambiental recomendadas para cada tipo de clima, transformando-as em especificações para normas e Códigos de Obras. Entretanto, os aspectos relacionados à ventilação, apresentam requerimentos referentes às áreas das aberturas, independentemente das diversas tipologias de aberturas existentes e da localização das mesmas. Esse trabalho investiga o impacto decorrente da utilização do tipo de 3 tipos diferentes de esquadrias (correr, maxim-ar e pivô vertical), na distribuição do fluxo de ar, considerando a área de abertura especificada pelo Código de Obras de Maceió/AL. A metodologia constitui-se em uma análise comparativa dos três tipos de esquadrias, utilizando o software PHOENICS 3.6, de uma edificação considerada típica. A esquadria de pivô vertical demonstrou um melhor desempenho quanto à distribuição do fluxo do ar e velocidade do vento no interior dos ambientes. O tipo de correr proporciona um insuflamento de ar concentrado na área das aberturas e ocorre a formação de zonas de vórtices no ambiente. A esquadria maxim-ar, além de não proporcionar um insuflamento de ar uniforme no ambiente, mostrou-se como obstáculo à entrada dos ventos devido ao seu formato. Para a mesma especificação de área de abertura do Código de Obras, a distribuição do fluxo de ar e a velocidade do vento serão influenciadas pela tipologia de esquadria adotada pelo projetista. As especificações poderiam adotar coeficientes de correção para diferentes tipologias de esquadria a rever a área de abertura para a ventilação.

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.