A humid subtropical climate is characterized by a predominant partly cloudy sky, which increases the intensity of solar radiation, and makes shade an essential requeriment. Thus, the indoor daylighting environment may depend more on reflected light than on direct light. Planning the shape of the surfaces is an important means of making full use of the reflected sunlight. In this regard, shading devices can be designed that just obstruct the view of the sky enough to provide shade, by reflecting the sunlight for the environment, and reducing this loss. The aim of this doctoral research is to study the performance of shading devices in classrooms with regard to their luminous power when capturing reflected sunlight in Maceió, so as to determine the potential use of sunlight in these elements. Three variables of these devices were defined for this: the number of pieces, specularity and reflectance of the surfaces devices. The resulting models from the combination of these variables were analyzed to calculate the reflected sunlight efficiency, rate employed in this research. The software used for the computational simulations of these models was TropLux. Statistical analyses were conducted to determine which variables had the greatest impact on the reflected sunlight efficiency and to relate the rate to the daylighting performance through indicators of availability, distribution and the maintenance of illuminance inside the environment: these included the annual average illuminance and uniformity rate, and spatial daylight autonomy. The results showed that the reflectance of the devices is the variable that has the most positive influence on the reflected sunlight efficiency, and is able to increase the rate by up to 142%. The annual average illuminance and the spatial daylight autonomy were positively related to the efficiency and the defined parameterization also led to an increase of their values. With regard to the distribution of illuminances, the variations of the analyzed parameters resulted in a reduction of the uniformity rate in most of the cases studied. The increase in specularity and specular reflectance in the models facing east reduced the rate by up to 34% and 41%, respectively. Increasing the number of components in the system devices installed in lateral openings, only provides a valid solution for the increase of the illumination when these elements have a high reflectance, especially specular. This represents a more efficient strategy in the case of the north facade. Among the analyzed models, in the systems with the largest number of components, and where the surface finishing process provides specular reflection, there is a greater use of sunlight in the reflected form. The use of light colors, such as white, beige and yellow, also benefit the use of sunlight, especially if they are used in materials with specular reflection. In contrast, the high reflectances resulted in a reduction of the uniformity of illumination in the environment. From the results of the studies carried out into reflected sunlight efficiency, it can be stated that it is possible to increase the use of sunlight through the variation of certain shading devices and, hence, to bring benefits by making daylighting available in the environment. / O clima quente e úmido caracteriza-se pelo predomínio do céu parcialmente nublado, o que torna intensa a radiação solar, impondo a necessidade de sombreamento. Assim, a iluminação natural no interior do ambiente pode depender mais da luz refletida do que da luz natural direta. Planejar a forma das superfícies é um importante recurso para o aproveitamento da luz solar refletida. Neste sentido, dispositivos de sombreamento podem ser projetados para obstruir a visão do céu apenas o necessário para o sombreamento, refletindo a luz solar para o ambiente e minimizando essa perda. O objetivo geral desta pesquisa de doutorado é estudar o desempenho de dispositivos de sombreamento em salas de aula com relação à eficiência luminosa na captação da luz solar refletida, em Maceió, a fim de que seja identificado o potencial de aproveitamento da luz solar desses elementos. Para isso foram definidas três variáveis desses dispositivos: número de peças, especularidade e refletância das superfícies dos brises. Os modelos resultantes da combinação dessas variáveis foram analisados quanto à eficiência da luz solar refletida, índice proposto nesta pesquisa. O programa utilizado para as simulações computacionais desses modelos foi o TropLux. Análises estatísticas foram desenvolvidas a fim de identificar as variáveis de maior impacto para a eficiência da luz solar refletida e relacionar o índice ao desempenho da iluminação, através de indicadores de disponibilidade, distribuição e manutenção da iluminância no ambiente: iluminância média anual, uniformidade média anual e autonomia de luz natural espacial. Os resultados mostraram que a refletância dos dispositivos é a variável que mais influencia positivamente a eficiência da luz solar refletida, chegando a incrementar em até 142% o índice. A iluminância média anual e a autonomia de luz natural espacial foram relacionados positivamente à eficiência e a parametrização definida também contribuiu para a ampliação dos seus valores. Quanto à distribuição de iluminâncias, a variação dos parâmetros analisados resultou em redução do índice de uniformidade, na maioria dos casos estudados. O aumento da especularidade e da refletância especular em modelos voltados para Leste reduziram o índice em 34% e 41%, respectivamente. Aumentar o número de peças em sistemas de dispositivos inseridos em aberturas laterais apenas corresponde a uma solução válida para o incremento da iluminação quando tais elementos possuem alta refletância, sobretudo especular. Tal medida representa uma estratégia mais eficiente no caso da fachada Norte. Entre os modelos analisados, os sistemas com maior número de peças, cujo acabamento das superfícies proporciona reflexão especular, são capazes de promover maior aproveitamento da luz solar na forma refletida. O uso de cores claras, como branco, creme e amarelo, também favorece o aproveitamento da luz solar, sobretudo se forem empregadas em materiais com reflexão especular. Por outro lado, altas refletâncias resultaram em redução da uniformidade da iluminação no ambiente. A partir dos resultados dos estudos de eficiência da luz solar refletida desenvolvidos, pode-se afirmar que é possível ampliar o aproveitamento da luz solar através da variação de determinadas características de dispositivos de sombreamento e, consequentemente, trazer benefícios para a disponibilidade de iluminação no ambiente.

Projetar sistemas de janela considerando a adequação climática envolve lidar com os efeitos do meio externo, que são dinâmicos, e com estratégias que podem ser conflitantes, tais como o controle do ganho de calor solar e aproveitamento da iluminação natural, ambos elementos provenientes da radiação do Sol. Parte-se do princípio de que isso é feito considerando o impacto de diferentes variáveis de projeto em diferentes indicadores de desempenho simultaneamente, para suporte a decisão. O estudo do efeito dessas variáveis de projeto da janela quando combinadas ainda não é consolidado, especialmente no caso de localidades de baixa latitude. O objetivo geral desta pesquisa de doutorado é avaliar sistemas de janela estáticos e dinâmicos para suporte a decisões de projeto arquitetônico, quanto a diferentes critérios de desempenho relacionados à iluminação natural e uso de energia, de forma integrada. São estudados sistemas de janela compostos por uma abertura envidraçada e proteções solares de aletas horizontais externas, fixas e móveis. O recorte engloba edificações com uso de escritório no contexto do clima quente e úmido da cidade de Maceió-AL. Para isso, simulações computacionais integradas utilizando os softwares Daysim e EnergyPlus foram realizadas, considerando o acionamento das lâmpadas apenas quando a luz natural não fosse suficiente para atender ao uso do ambiente. As variáveis de projeto analisadas foram: percentual de área de abertura, tipo de vidro, ângulo de sombreamento, quantidade de aletas, tipo de acionamento do sistema de proteção solar e orientação da abertura. As soluções arquitetônicas resultantes das combinações de todas as variáveis entre si foram avaliadas com relação à disponibilidade e distribuição da luz natural e demanda de energia elétrica para condicionamento do ar e iluminação artificial no ambiente interno, e classificadas segundo dois indicadores principais. Foram identificadas as variáveis de projeto dentre as analisadas com maior potencial de impacto no desempenho obtido em diferentes situações. Os resultados mostraram que é possível uma alternativa se encontrar em uma faixa de 10% melhores cenários nos dois indicadores ao mesmo tempo. Observou-se ainda que, apesar de a demanda de energia para condicionamento do ar ser frequentemente maior do que a demanda para iluminação, o desempenho da abertura quanto à iluminação pode ter um peso decisivo na escolha de projeto, pois este indicador de desempenho é mais sensível às variáveis da janela estudadas do que o primeiro. Por fim, observou-se que os protetores solares dinâmicos não são garantia de melhoria de desempenho em relação a sistemas estáticos. / Designing window systems in a climate responsive way involves dealing with the effects of the external environment, which are dynamic, and strategies that may conflict, such as daylight and control of solar heat gains, both elements related to the sun. This research assumes that this is done considering the impact of different design variables in different performance indicators simultaneously, for decision support. The study of the effect of window design variables when combined is not yet consolidated, especially in case of low latitude locations. The general objective of this doctoral research is to evaluate static and dynamic window systems to support architectural design decisions regarding different performance criteria related to daylight and energy use, in an integrated manner. The studied window system consists of a glazed opening and external horizontal slat-type shading devices, fixed and mobile, in offices in the hot and humid climate of the city of Maceió-AL. For this, computer integrated simulations using Daysim and EnergyPlus software were carried out, considering the activation of the lighting system only when daylight is not sufficient to meet the usage requirements. The design variables analyzed were window-to-wall ratio, glazing type, cut-off angle, number of slats, type of shading control and orientation. Architectural solutions resulting from combinations of all variables were evaluated regarding the availability and distribution of daylight and electricity demand for air conditioning and artificial lighting in the indoor environment. The solutions were then rated and ranked according to two main indicators. The design variables among the analyzed with potential of high impact in the obtained performance in different situations were identified. The results showed that it is possible an alternative be in a range of 10% best scenarios in the two criteria at the same time. It was also observed that, although the energy demand for conditioning air often be greater than the lighting energy demand, the performance of the window on daylight can have a decisive weight on the design choice, because this performance indicator is more sensitive to the window variables than the first. Finally, it was observed that the dynamic shading systems are not performance-enhancing guarantee compared to static systems.

Building performance simulation (BPS) tools are significant and helpful during all design stages, especially during the early ones. However, there are obstacles to the full implementation and use of such tools, causing them not to become an effective part of the design process. In order to overcome this barrier, this research is presented, with the creation of regression models (meta-models) that allow to predict the discomfort by heat and/or by cold in a Brazilian low-cost house (LCH) in three distinct bioclimatic zones in Brazil, represented by the cities of Curitiba/PR, São Paulo/SP and Manaus/AM. The focus of this work was to analyze the impact of solar incidence and shading devices on thermal comfort by applying the meta-models. The method consisted in a) collecting data from projects referring to the type of building aforementioned to aid in the creation of the base model; b) definition of the key parameters and their ranges to be varied; c) simulations run on EnergyPlus using the Monte Carlo method to randomly create parameters combinations within their defined ranges; d) regression analysis and metamodels elaboration, followed by their validation with reliability tests; and lastly, e) a case study, consisting in applying the meta-models to a standard LCH to verify the impact of shading devices in a unit in regards to thermal comfort and the their potential as support tool in the design process. In general, all R2 values for the meta-models were above 0.95, except for the ones for São Paulo and Curitiba for discomfort by heat, 0.74 and 0.61, respectively. In regards to the case study, the meta-models predicted a decrease of approximately 50% in discomfort by heat for Manaus when a given combination of orientation, quantity and size of the devices was used. For the remaining locations, the meta-models predicting discomfort by heat and by cold require further investigation to properly assess some unexpected predictions and the meta-models sensitivity to the parameters related to shading devices. / Ferramentas de simulação computacional são importantes e uteis durante todas as etapas de projeto, especialmente durante as iniciais. No entanto. Há obstáculos para a completa implementação e uso de tais ferramentas, fazendo com que não sejam uma parte efetiva do processo de projeto. Para superar esta barreira, esta pesquisa é apresentada, com a criação de modelos de regressão (meta-modelos) que permitem a predição do desconforto por frio e/ou por calor em uma habitação de interesse social (HIS) no Brasil em três zonas bioclimáticas, representadas pelas cidades de Curitiba/PR, São Paulo/SP e Manaus/AM. O foco deste trabalho foi analisar o impacto da incidência solar e das proteções solares no conforto térmico utilizando os meta-modelos. O método consistiu em a) coletar dados referentes ao tipo de edifício mencionado para auxiliar na criação do modelo de base; b) a definição dos parâmetros chave e suas faixas de variação; c) simulações no EnergyPlus usando o método de Monte Carlo para aleatoriamente combinar valores de parâmetros dentro de suas faixas; d) análise de regressão e elaboração dos meta-modelos, seguida da validação dos mesmos por testes de confiabilidade; e por fim, e) um estudo de caso, consistindo na aplicação dos meta-modelos a uma HIS padrão para verificar o impacto das proteções solares em uma unidade em relação ao conforto térmico da mesma, assim como o potencial dos meta-modelos em serem utilizados como uma ferramenta de auxílio nas fases iniciais de projeto. No geral, todos os valores de R2 foram acima de 0.95, exceto para os meta-modelos de São Paulo e Curitiba para desconforto por calor, com 0.74 e 0.61, respectivamente. Em relação ao estudo de caso, os meta-modelos previram uma queda de aproximadamente 50% no desconforto por calor para Manaus, dada uma combinação entre orientação, quantidade e dimensão das proteções. Para as demais localidades, os meta-modelos prevendo desconforto por frio e por calor requerem maiores estudos para avaliar predições inesperadas e a sensibilidade dos meta-modelos em relação aos parâmetros de proteções solares.

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

Since the oil energy crisis of the seventies until the Brazilian 2001 blackout, energy savings became an important issue in Brazil and the building industry has been identified as a sector where substantial savings may occur. In commercial buildings the energy consumption is strongly related to air conditioning systems. Facing this context, the present work intends to evaluate the impact of using solar shading devices in the energy consumption performance of medium size typical office buildings located in Maceió city, Brazil. In low latitude regions, solar radiation represents an important parcel of buildings total heat gain. The evaluation was carried out through a parametric investigation where the effect of facades orientation and typology in the energy consumption, as well as the effect of plan typology regarding the location of corridor (central or lateral). Computer simulations of models representing the combinations for parameters above mentioned were carried out using the Energyplus software in order to estimate the energy consumption of each model. The simulations have shown the energy consumption for the considered models, allowing for the estimation of the impact magnitude regarding each of the different examined parameters. When solar shading devices were added to facades built in masonry with exposed windows the energy savings related to air conditioning systems was 18.7%, while for curtain wall facades it reached 39.2%. Results lead to the conclusion that the use of solar shading devices represents a relevant design strategy for energy savings in office buildings located in Maceió. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Desde a crise do petróleo nos anos de 1970 até o colapso energético de 2001 a conservação de energia passou a ser alvo de discussões no Brasil e o setor da construção civil foi identificado como um campo de grande potencial de combate ao desperdício energético. Nas edificações comerciais o consumo energético está fortemente relacionado aos sistemas artificiais de geração de conforto ambiental como os sistemas artificiais de condicionamento térmico, por exemplo. Diante deste contexto, o presente trabalho avalia o impacto decorrente da utilização dos dispositivos de proteção solar para o desempenho energético de edificações que representam as características típicas dos edifícios de escritórios de médio porte localizados na cidade de Maceió/AL. Sabe-se que nestas regiões, de baixa latitude, a radiação solar representa uma parcela significativa no calor total que atinge as edificações. Para tal, adotouse uma metodologia de análises paramétricas nas quais foi comparado o desempenho energético das edificações sob diversas condições de orientação geográfica, tipologia de fechamento de fachada e localização do corredor de circulação horizontal (central e lateral). Os índices de consumo energético foram obtidos a partir de simulações com modelos computacionais utilizando o software Energyplus. As simulações realizadas permitiram quantificar e classificar o desempenho energético das edificações, sob as diversas características construtivas estudadas. A inclusão dos dispositivos de proteção solar representou, em alguns casos, para os sistemas artificiais de condicionamento térmico, economia energética anual de 18,7% no comparativo com as edificações com fachada em alvenaria e janela exposta e, 39,2% no comparativo com edificação com fechamento de fachada em pele de vidro. Desta forma conclui-se que a utilização dos dispositivos de proteção solar apresenta-se como uma alternativa de adequação climática e de redução de consumo energético bastante eficiente para edificações localizadas na cidade de Maceió.

Orientador: Lucila Chebel Labaki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-07T10:20:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gutierrez_GraceCristinaRoel_M.pdf: 13332804 bytes, checksum: 2e59e6bab72a64cce872302835c70d3c (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Esta pesquisa avalia o desempenho térmico do brise-soleil, em relação à radiação solar incidente em ambientes com aberturas protegidas. Os dispositivos testados foram selecionados considerando as tipologias e materiais utilizados em edificações da arquitetura moderna brasileira entre os anos 1930 e 1960. O desempenho térmico do brise-soleil é reconhecido em estudos de geometria de insolação e simulação com software, porém são raras as avaliações experimentais sob condições climáticas reais. A metodologia utilizada é baseada em pesquisas de desempenho térmico de elementos e componentes construtivos realizadas em protótipos. Através de um sistema de aquisição de dados são verificadas: variáveis ambientais (temperatura do ar, umidade relativa, radiação solar, pluviosidade, direção e velocidade dos ventos), e variáveis medidas nos protótipos (temperaturas do ar e superficiais). Os ensaios de campo foram realizados em protótipos localizados em Campinas, SP. Foram testados brise-soleil horizontal e vertical em madeira e concreto, e elemento vazado (concreto), fixos, expostos nas fachadas norte ou oeste, durante uma semana em cada orientação, nos períodos próximos aos equinócios e solstícios de verão e inverno. Nos ensaios realizados, os resultados mostraram a redução pontual de até 4,14ºC na temperatura interna, sendo o melhor desempenho térmico o da tipologia combinada. O brise-soleil vertical fixo perpendicular à fachada apresentou os piores resultados na fachada oeste, contrariando indicações usuais da literatura arquitetônica / Abstract: In this work the thermal performance of shading devices regarding solar radiation in indoor spaces with protected openings is analyzed. The typology and materials of shading devices were selected considering the elements used in Brazilian modern architecture buildings between the 1930 and 1960 decades. Most studies about shading devices are based on geometric drawings and software simulation analyzing the efficiency of provided protection during specific periods, however there are few experimental works performed under real climate conditions. In this investigation, three different devices were evaluated in the most problematic conditions of exposure, by acquiring measurable data of external parameters (air temperature, relative humidity, solar radiation, rain, wind speed and direction) and internal parameters (air temperature and surface temperatures) to verify their efficiency. These experiments were conducted at School of Civil Engineering, Architecture and Urban Design of State University of Campinas (UNICAMP) in the State of São Paulo, Brazil. The investigated devices were horizontal and vertical sun-breakers of concrete and wood, and concrete eggcrate sunbreaker, fixed, on north and west exposures, for a week in each façade, in equinox and summer and winter solstices periods. In these tests, the eggcrate typology showed the best thermal performance, with a punctual reduction of up to 4,14ºC on internal air temperature. The vertical fixed devices registered the worst results on west façade, in contrast with current Brazilian architectural literature recommendation / Mestrado / Edificações / Mestre em Engenharia Civil

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

Building performance simulation (BPS) tools are significant and helpful during all design stages, especially during the early ones. However, there are obstacles to the full implementation and use of such tools, causing them not to become an effective part of the design process. In order to overcome this barrier, this research is presented, with the creation of regression models (meta-models) that allow to predict the discomfort by heat and/or by cold in a Brazilian low-cost house (LCH) in three distinct bioclimatic zones in Brazil, represented by the cities of Curitiba/PR, São Paulo/SP and Manaus/AM. The focus of this work was to analyze the impact of solar incidence and shading devices on thermal comfort by applying the meta-models. The method consisted in a) collecting data from projects referring to the type of building aforementioned to aid in the creation of the base model; b) definition of the key parameters and their ranges to be varied; c) simulations run on EnergyPlus using the Monte Carlo method to randomly create parameters combinations within their defined ranges; d) regression analysis and metamodels elaboration, followed by their validation with reliability tests; and lastly, e) a case study, consisting in applying the meta-models to a standard LCH to verify the impact of shading devices in a unit in regards to thermal comfort and the their potential as support tool in the design process. In general, all R2 values for the meta-models were above 0.95, except for the ones for São Paulo and Curitiba for discomfort by heat, 0.74 and 0.61, respectively. In regards to the case study, the meta-models predicted a decrease of approximately 50% in discomfort by heat for Manaus when a given combination of orientation, quantity and size of the devices was used. For the remaining locations, the meta-models predicting discomfort by heat and by cold require further investigation to properly assess some unexpected predictions and the meta-models sensitivity to the parameters related to shading devices. / Ferramentas de simulação computacional são importantes e uteis durante todas as etapas de projeto, especialmente durante as iniciais. No entanto. Há obstáculos para a completa implementação e uso de tais ferramentas, fazendo com que não sejam uma parte efetiva do processo de projeto. Para superar esta barreira, esta pesquisa é apresentada, com a criação de modelos de regressão (meta-modelos) que permitem a predição do desconforto por frio e/ou por calor em uma habitação de interesse social (HIS) no Brasil em três zonas bioclimáticas, representadas pelas cidades de Curitiba/PR, São Paulo/SP e Manaus/AM. O foco deste trabalho foi analisar o impacto da incidência solar e das proteções solares no conforto térmico utilizando os meta-modelos. O método consistiu em a) coletar dados referentes ao tipo de edifício mencionado para auxiliar na criação do modelo de base; b) a definição dos parâmetros chave e suas faixas de variação; c) simulações no EnergyPlus usando o método de Monte Carlo para aleatoriamente combinar valores de parâmetros dentro de suas faixas; d) análise de regressão e elaboração dos meta-modelos, seguida da validação dos mesmos por testes de confiabilidade; e por fim, e) um estudo de caso, consistindo na aplicação dos meta-modelos a uma HIS padrão para verificar o impacto das proteções solares em uma unidade em relação ao conforto térmico da mesma, assim como o potencial dos meta-modelos em serem utilizados como uma ferramenta de auxílio nas fases iniciais de projeto. No geral, todos os valores de R2 foram acima de 0.95, exceto para os meta-modelos de São Paulo e Curitiba para desconforto por calor, com 0.74 e 0.61, respectivamente. Em relação ao estudo de caso, os meta-modelos previram uma queda de aproximadamente 50% no desconforto por calor para Manaus, dada uma combinação entre orientação, quantidade e dimensão das proteções. Para as demais localidades, os meta-modelos prevendo desconforto por frio e por calor requerem maiores estudos para avaliar predições inesperadas e a sensibilidade dos meta-modelos em relação aos parâmetros de proteções solares.