Nas primeiras décadas do século XX, profissionais da área da saúde investiram em ambientes funcionais de trabalho, dando ênfase à implantação de equipamentos de alta tecnologia, sem se preocuparem com o grau de conforto proporcionado pelo ambiente físico. Trabalhos científicos nesta área classificaram esses espaços como estressantes e inadequados em razão de não observarem as carências emocionais e psicológicas dos usuários. O presente estudo avaliou a melhoria do conforto humano na Irmandade Santa Casa de Valinhos/SP-Brasil, proporcionado pela requalificação de áreas verdes existentes entre as alas de internação. Para avaliar o grau de conforto térmico proporcionado por essas áreas verdes requalificadas, utilizaram-se dois modelos preditivos de conforto: o Predicted Mean Vote - PMV (FANGER, 1970) e o Predicted Percentage of Disatisfied - PPD baseado na ISO 7730 (1994) para ambientes internos. A fim de se compararem os resultados obtidos com base nos modelos preditivos à percepção subjetiva do conforto térmico dos entrevistados, foram aplicados questionários contendo questões abertas e fechadas que possibilitaram uma análise dos benefícios terapêuticos proporcionados pelas áreas verdes requalificadas. Outro instrumento utilizado, o Inventário de Sintomas de Stress de LIPP, avaliou e comparou o nível de stress entre dois grupos de funcionários (com contato e sem contato com áreas verdes). Os resultados deste estudo demonstram que os espaços verdes requalificados, apesar de ainda não interferirem no grau de conforto térmico dos ambientes a eles adjacentes, cumprem um papel terapêutico na medida em que promovem maior bem-estar a todos que deles se usufruem. / In the first decades of the twentieth century, health professionals have invested into functional work environments, emphasizing the insertion of high-tech equipment and not concerned about the comfort provided by the physical environment. Scientific work in this area ranked these spaces as stressful and inappropriate in order not to observe the emotional and psychological necessities the users have. This study has evaluated the improvement of human comfort in Santa Casa de Valinhos / SP-Brazil, provided by the recovery of green areas between the internment wards at the hospital. To evaluate the thermal comfort degree provided by these recovered green areas, we have used two predictive comfort models: Predicted Mean Vote - PMV (FANGER, 1970) and Predicted Percentage of Disatisfied - PPD based on ISO 7730 (1994) for indoor environments. In order to compare the results based on predictive models to the subjective perception of the thermal comfort, questionnaires have been applied with open and closed questions which have allowed an analysis of therapeutic benefits provided by the recovered green areas. The other instrument used was Lipp Stress Symptom Inventory, which evaluated and compared the level of stress among two staff groups (with or without contact to the green areas). The results of this study have demonstrated that the recovered green spaces, while not influencing the thermal comfort degree of adjacent environments, which has a therapeutic role while promoting a greater well-being to all who enjoy them.

Difusores de ar é um tema de particular interesse na indústria dos sistemas de ar condicionado e climatização. O difusor swirl (ou tangencial) é um tipo de difusor já utilizado em alguns ambientes climatizados. O seu comportamento é mais conhecido em aplicações no campo da combustão, mas, em aplicações de sistemas de ar condicionado o Número de Reynolds é bem menor, não há a combustão e as condições de contorno são diferentes. Além disso, têm-se poucos estudos voltados para estes difusores num domínio 3D. Com esta motivação, o presente trabalho apresenta as simulações de um difusor tangencial em vazões típicas de aplicações de conforto térmico personalizado, utilizando a modelo de turbulência Reynolds Stress em um domínio 3D. Algumas simulações em um domínio 2D são realizadas a fim de se obter algumas características essenciais do escoamento, como abertura e comprimento do jato. Porém, comparados ao experimento, os resultados 2D precisam ser melhorados. Esquemas de discretização de maior ordem são utilizados para se avaliar o desempenho. Nas simulações no domínio 3D, verifica-se que um resultado melhor é alcançado quando se refina a malha na região central do jato, logo abaixo do difusor. Dois métodos de especificação da condição de contorno de entrada são estudados: o primeiro consiste em utilizar os dados experimentais obtidos na saída do difusor para simular o escoamento sem a geometria do difusor e o segundo simula o difusor completo, aplicando a magnitude da velocidade perpendicularmente à superfície de entrada com base na vazão calculada pelos dados do experimento do PIV (Particle Image Velocimetry). Os resultados numéricos são comparados com o experimento. Verifica-se que o método de simulação sem o difusor apresenta resultados mais precisos com relação ao experimento e apresenta maiores vantagens na simulação numérica. / Air diffusers are a topic of particular interest in the industry of acclimatization and air conditioning systems. The swirl (or tangential) diffuser is a type of device already used in some air conditioned environments. Their behavior is best known in combustion applications, but in air conditioning systems applications, the Reynolds number is much lower, there is no combustion and the boundary conditions are different. In addition, there have been few studies on these diffusers in 3D domain. With this motivation, this work presents simulations of a tangential flow diffuser for applications of thermal comfort. The numerical study uses the Reynolds stress turbulence model in a 3D domain. Some simulations in a 2D domain are performed in order to obtain some essential features of the flow, as the width and length of the jet. However, compared to the experiment, the 2D results need to be improved. Higher order discretization schemes are used to evaluate performance. In 3D domain simulations, it is verified that a better result is achieved when the mesh is refined in the jets central region, just below the diffuser. Two methods of the inlet boundary conditions are studied: the first consists of using the experimental data obtained at the exit of the diffuser to simulate the flow without the geometry of the diffuser and the second method simulates the diffuser completely, applying the velocity magnitude perpendicular to the inlet surface based on the calculated flow rate with experimental data of PIV (Particle Image Velocimetry). The numerical results are compared with experiment. It is noted that a simulation method without the geometry of the diffuser provides more accurate results with the experiment and has major advantages in the numerical simulation.

This study examines the potential to conduct building thermal performance simulation (BPS) of unconditioned low-cost housing during the early design stages. By creating a set of regression models (meta-models) based on EnergyPlus simulations, this research aims to promote and simplify BPS in the building envelope design process. The meta-models can be used as tools adapted for three Brazilian cities: Curitiba, São Paulo and Manaus, providing decision support to designers by enabling rapid feedback that links early design decisions to the buildings thermal performance. The low-cost housing unit studied is a detached onestory house with an area of approximately 51m2, which includes two bedrooms, a combined kitchen and living room, and one bathroom. This representative configuration is based on collected data about the most common residence options in some Brazilian cities. This naturally ventilated residence is simulated in the Airflow Network module in EnergyPlus, which utilizes the average wind pressure coefficients provided by the software. The parametric simulations vary the house orientation, U-value, heat capacity and absorptance of external walls and the roof, the heat capacity of internal walls, the window-to-wall ratio, type of window (slider or casement), and the existence of horizontal and/or vertical shading devices with varying dimensions. The models predict the resulting total degree-hours of discomfort in a year due to heat and cold, based on comfort limits defined by the adaptive method for naturally ventilated residences according to ANSI ASHRAE Standard 55. The methodology consists of (a) analyzing a set of Brazilian low-cost housing projects and defining a geometric model that can represent it; (b) determining a list of design parameters relevant to thermal comfort and defining value ranges to be considered; (c) defining the input data for the 10.000 parametric simulations used to create and test the meta-models for each analyzed climate; (d) simulating thermal performance using Energy Plus; (e) using 60% of the simulated cases to develop the regression models; and (f) using the remaining 40% data to validate the meta-models. Except by Heat discomfort regression models for the cities of Curitiba and São Paulo the meta-models show R2 values superior to 0.9 indicating accurate predictions when compared to the discomfort predicted with the output data from EnergyPlus, the original simulation software. Meta-models application tests are performed and the meta-models show great potential to guide designers decisions during the early design. / Esta pesquisa avalia as potencialidades do uso de simulações do desempenho térmico (SDT) nas etapas iniciais de projetos de habitações de interesse social (HIS) não condicionadas artificialmente. Busca-se promover e simplificar o uso de SDT no processo de projeto da envolvente de edificações através da criação de modelos de regressão baseados em simulações robustas através do software EnergyPlus. Os meta-modelos são adaptados ao clima de três cidades brasileiras: Curitiba, São Paulo e Manaus, e permitem uma rápida verificação do desconforto térmico nas edificações podendo ser usados como ferramentas de suporte às decisões de projeto nas etapas iniciais. A HIS considerada corresponde a uma unidade térrea com aproximadamente 51m2, composta por dois quartos, um banheiro e cozinha integrada à sala de jantar. Esta configuração é baseada em um conjunto de projetos representativos coletados em algumas cidades brasileiras (como São Paulo, Curitiba e Manaus). Estas habitações naturalmente ventiladas são simuladas pelo módulo Airflow Network utilizando o coeficiente médio de pressão fornecido pelo EnergyPlus. As simulações consideram a parametrização da orientação da edificação, transmitância térmica (U), capacidade térmica (Ct) e absortância () das paredes externas e cobertura; Ct e U das paredes internas; relação entre área de janela e área da parede; tipo da janela (basculante ou de correr); existência e dimensão de dispositivos verticais e horizontais de sombreamento. Os meta-modelos desenvolvidos fornecem a predição anual dos graus-hora de desconforto por frio e calor, calculados com base nos limites de conforto definidos pelo método adaptativo para residências naturalmente ventiladas (ANSI ASHRAE, 2013). A metodologia aplicada consiste em: (a) análise de um grupo de projetos de HIS brasileiras e definição de um modelo geométrico que os represente; (b) definição dos parâmetros relevantes ao conforto térmico, assim como seus intervalos de variação; (c) definição dos dados de entrada para as 10.000 simulações paramétricas utilizadas na criação e teste de confiabilidade dos meta-modelos para cada clima analisado; (d) simulação do desempenho térmico por meio do software EnergyPlus; (e) utilização de 60% dos casos simulados para o desenvolvimento dos modelos de regressão; e (f) uso dos 40% dos dados restantes para testar a confiabilidade do modelo. Exceto pelos modelos para predição do desconforto por calor para Curitiba e São Paulo, os demais meta-modelos apresentaram valores de R2 superiores a 0.9, indicando boa adequação das predições de desconforto dos modelos gerados ao desconforto calculado com base no resultado das simulações no EnergyPlus. Um teste de aplicação dos meta-modelos foi realizado, demonstrando seu grande potencial para guiar os projetistas nas decisões tomadas durante as etapas inicias de projeto.

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.

Um dos grandes pilares para o sucesso da produtividade da produção de suínos é o aumento da taxa de leitões nascidos por matriz. Porém, para que esse resultado seja satisfatório, é necessário reduzir as taxas de mortalidade de leitões ao nascimento e aumentar o ganho de peso por leitegada. Nesse sentido, deve-se priorizar o bem-estar dos animais, reduzir os custos na produção e utilizar recursos favoráveis à sustentabilidade da produção. A borracha reciclável é um excelente recurso sustentável, podendo trazer benefícios para os leitões por ser um produto resistente, que absorve impacto e apresenta consistência macia, tornando o ambiente mais confortável, bom condutor térmico e antiderrapante. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência da cobertura do piso de escamoteadores com borracha reciclável com a utilização de dois diferentes tipos de tapete, em relação à utilização de piso convencional (piso de concreto coberto por maravalha), com o propósito de identificar a melhor adaptação dos leitões, observando o conforto térmico e consequentemente o desenvolvimento animal e aumento da produtividade. A pesquisa foi realizada no município de Mogi-Mirim/SP entre os meses de julho a agosto de 2015. Foram estabelecidos três tipos de tratamento: Tratamento 1 (T1) - piso coberto por maravalha; Tratamento 2 (T2) - piso coberto com tapete de borracha inteiriça; Tratamento 3 (T3) - piso coberto com tapete de borracha vazada, para 12 leitegadas (±50 animais/ tratamento). Os parâmetros analisados foram: comportamento e avaliação fisiológica avaliados em dias intercalados durante o experimento, em três períodos: manhã (H1 - 7:00h às 11:00h), tarde (H2 - 12:00h às 15:00h) e noite (H3 - 16:00h às 18:00h); e os índices zootécnicos e microclima das instalações avaliados diariamente. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado (DIC) para as análises dos dados referentes à entalpia, ITU e comportamento; e delineamento em blocos casualiazados (DBC) referente aos dados das análises fisiológicas. As médias foram analisadas pelo teste de Tukey, a 5% de significância. A análise do microclima das instalações evidenciou estresse por frio constante, caracterizado pela entalpia abaixo de 68,40, porém dentro da faixa ideal dada pelo índice de temperatura e umidade (menor ou igual a 70). Os animais dos tratamentos com piso do escamoteador coberto por tapete de borra (vazado e inteiriço) mativeram-se por maior tempo, e expressaram uma maior quantidade de comportamentos dentro do escamoteador, quando evidencianda a escolha por um local de melhor conforto, em comparação ao tratamento convencional (maravalha). A utilização do tapete (inteiriço e vazado) influenciou de forma positiva, em melhorias na produção, ao que se refere ao índice de mortalidade por esmagamento. Este trabalho abre novas possibilidades de se avaliar a utilização de tapete de borracha reciclável na produção de suínos. Inaugura possibilidades de estudo de novos designs de tapete e de local de instalação, a fim de estabelecer um produto inovador e sustentável, tornando-o uma ferramenta rentável e eficientemente econômica na produção de suínos. / One of the great pillars for the swine production productive success is the increase in the rate of piglets by sow. However, for this result to be satisfactory it is necessary to reduce the piglet death rate at birth and increase the weight gain by litter. Hence, the animal welfare must be prioritized, the production costs reduced and favorable resources to the production sustainability used. The rubber is recyclable and it is an excellent sustainable resource that can benefit the piglets since it is a resistant material capable of absorbing impact, soft, able to make the environment more comfortable, good heat conductor and non-slip. The objective of this research is to evaluate the efficiency of covering the creep ground with recyclable rubber with the utilization of two different kinds of mats in relation to conventional ground (concrete covered by shavings), aiming to identify the best piglets adaptation taking in observation the thermal comfort, the animal development and increase in productivity. The research took place in the municipality of Mogi-Mirim/SP from July to August of 2015. Three treatments were established: Treatment 1 (T1) - ground covered by shavings; Treatment 2 (T2) - ground covered by rubber mat; Treatment 3 (T3) - ground covered by leaked rubber mat, for 12 litters (+-50 animals/treatment). The analyzed parameters were: behavior and physiological evaluation every other day during the experiment, in three periods: mornings (H1 - 7:00h to 11:00h), afternoon (H2 - 12:00h to 15:00h) and evening (H3 - 16:00h to 18:00h); and the zootechnical indices and the facilities microclimate evaluated daily. It was utilized a Completely Randomized Design (DIC) for the analyses of the enthalpy data, ITU and behavior; and Randomized-Completeblocks Design (DBC) for the physiological analysis. The averages were analysed by the Tuckey\'s test at 5% significance. The facilities microclimate analysis emphasized a constant cold stress, characterized by the enthalpy below 68,40, however, it falls in the ideal range given by the humidity and temperature index (less or equal to 70). The animals from the treatments with rubber mats maintained for a longer period of time and expressed a greater quantity inside of the creep, evidencing a choice for a place of better comfort, compared to the conventional treatment (shavings). The utilization of mats influenced in a positive way in the production when it comes to mortality by crushing. This study opens up new possibilities of evaluating the utilization of recyclable rubber in swine production. Inaugurate possibilities of studying new mat designs, placing in order to establish an innovative product, sustainable, making it a rentable tool, economically efficient in the swine production.

El presente proyecto propuso un método experimental de medición de temperaturas internas con el fin de estudiar, comparar y entender la respuesta térmica frente al frío y al calor de cuatro células de ensayo denominadas Control (Sin vegetación) y tres células de ensayo con diferentes combinaciones de vegetación (cubiertas y fachadas) instaladas en una región de clima tropical. En ellas fueron medidas las temperaturas superficiales internas (TSI) y temperaturas del Bulbo Seco (TBS) mediante equipos específicos, un data logger, conectado a dos multiplicadores. Los datos fueron recogidos por un año y dentro de ese periodo fueron seleccionados los días críticos a estudiar. Varios datos climatológicos fueron considerados para abordar la influencia de las oscilaciones del tiempo meteorológico (episodios climáticos) en el ambiente interno construido, para lo cual fueron aplicados fundamentos de la Climatología Dinámica frente al comportamiento térmico de las células de ensayo. Los datos de las principales variables climáticas (radiación solar, humedad relativa y precipitación) fueron registradas en la Estación Meteorológica del CRHEA. Los resultados revelan que la célula de ensayo con vegetación en cubierta y fachadas, presenta más resistencia a las variaciones de temperaturas diarias, es decir, mejor comportamiento térmico, ya que muestra las menores amplitudes térmicas, los mayores retrasos térmicos, las menores temperaturas en días de calor extremo y las mayores en días de frío. Durante el día crítico de calor, las mayores diferencias entre las temperaturas máximas internas del aire, se presentan entre la célula construida con materiales convenciones y la célula que posee fachadas verdes y cubierta vegetal, de 2ºC y en torno a 3ºC en el caso de las temperaturas superficiales. Para el día crítico de frío, la diferencia entre ellas es de 1ºC para los valores de temperatura del aire, y de 2.2ºC para valores de temperaturas superficiales. Así, uso de vegetación en los edificios puede ser considerado una técnica capaz de mantener las condiciones internas más placenteras no solo en épocas calurosas, reduciendo la incidencia de la radiación solar directa, sino también en invierno, debido a su propiedad de aislante térmico que impide las rápidas pérdidas de calor, como ocurre en la célula sin vegetación. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que las hipótesis planteadas fueron alcanzadas, comprobando así, que el uso de vegetación combinado en fachadas y cubiertas contribuye a la mejora del comportamiento térmico, favoreciendo las condiciones térmicas internas en periodos de mayor o menor temperatura externa. / The present research proposed an experimental method for measuring internal temperatures of buildings, in order to study, compare, and understand the thermal response of four test cells against cold and heat, determined: control (without vegetation) and three test cells with different combinations of vegetation (on roofs and/or facades); installed in a tropical climate region. Internal surface temperatures (IST) and dry bulb temperatures (DBT) were measured using appropriate equipment, consisting of a data logger connected to two multipliers. Data were collected for one year and, during that period, the critical days that would be assessed were selected. Climatic data were considered in order to evaluate the influence of weather oscillations (climatic events) on the internal built environment, for which the principles of Dynamic Climatology were applied to understand the thermal behaviour of the test cells. The data obtained from the primary climatic variables (solar radiation, relative humidity, and precipitation) were recorded at the CRHEA. The results showed that the test cell with a green roof and green facades displayed higher resistance to changes in daily temperature, i.e., better thermal behavior, since it faced lower temperature intervals, higher thermal delays, lower temperatures on days of extreme heat, and higher temperatures on cold days. With respect to the critical heat day, the main differences between maximum internal air temperatures occurred between the cell constructed with conventional material and the cell that was built with green facades and a green roof, of 2°C in relation to the internal air temperature, and approximately 3°C with respect to surface temperatures. Regarding the critical cold day, the difference between test cells was of 1°C for air temperature values, and 2.2°C for surface temperature values. Therefore, the use of vegetation in construction can be considered a technique capable of maintaining the most pleasant indoor conditions, not only in hot climates, reducing the incidence of direct solar radiation, but also in the winter, due to thermal insulation properties that prevent the rapid loss of heat, which occurs in cells lacking vegetation. The obtained results show that the initial hypotheses were proven, thus confirming that the application of vegetation on facades and roofs contributes to the improvement of thermal performance, favoring internal thermal conditions during periods of higher or lower external temperatures.

Devido à climatização dos ambientes internos condicionar o bem estar e o conforto térmico das pessoas é que se fazem necessárias novas pesquisas que procurem potencializar as tecnologias existentes e reduzir tanto os custos de instalação quanto o consumo de energia. É sabido que os sistemas convencionais de calefação proporcionam um alto consumo de energia e uma emissão de níveis de ruído muitas vezes inaceitáveis, entretanto os sistemas radiantes ganham, a cada dia, uma maior abrangência como alternativa de climatização devido às suas vantagens comparativas com relação aos sistemas convencionais. O emprego de sistemas de calefação por piso radiante em muitos países é limitada pelo preço da instalação como consequência do elevado custo dos materiais como é o caso da fabricação das tubulações. Estas geralmente são fabricadas de polietileno ou de cobre, sendo este ultimo o que entrega um maior desempenho térmico e, por conseguinte um melhor fornecimento de energia, mas o elevado custo deste material restringe o seu uso principalmente ao setor residencial, podendo atingir um mercado maior que compreenda edifícios públicos, de escritório, escolas, hospitais, etc. Com isso, este trabalho procura reduzir a quantidade de materiais de tubulação necessários para garantir o desempenho do sistema e o conforto térmico de uma habitação aquecida com um sistema radiante. Para isto, foi desenvolvida a resolução numérica do modelo matemático da transferência de calor no interior do piso pelo método dos volumes finitos na formulação implícita e implementada em código computacional na linguagem Matlab. Para isto, foram considerados dois parâmetros fundamentais para garantir o conforto térmico da habitação que correspondem à temperatura da água e a distancia entre os tubos que compõem o sistema. A análise corresponde ao cálculo da temperatura superficial do piso para distintas temperaturas da água e distintas distâncias, obtendo resultados interessantes que permitem reduzir o custo da instalação em até um 40%. / Due to temperature control of interiors conditioning the well-being and the thermal comfort of people, it is necessary to make new researches aiming to improve the existing technologies and to reduce both installation costs and energy consumption. It is known that the use of traditional heating systems involves high energy consumption and, in some cases, unacceptable noise levels; while radiant systems are gaining a wider scope as a heating alternative due to its advantages compared to conventional systems. The use of radiant floor heating systems in Brazil is limited by installation cost due to the high price of required materials. This fact restricts the use of these systems primarily to the residential sector. However, it may be possible for this technology to reach a larger market, including public buildings, offices, schools and hospitals. Therefore, to optimize the most relevant design parameters relating to the thermal performance of the system and reduce both the amount of required materials and the system operating time, this paper elaborates on a method consisting of a high-resolution numerical mathematical model of the heat transfer within a floor using a finite control volume method with an implicit solution scheme. In this work, we consider how the properties of the materials, environmental thermal comfort factors and the performance of the system work together with the theoretical underpinnings of the heat transfer phenomenon to define the design parameters to optimize the materials and provide greater control over the energy consumption. This optimization is achieved without changing any environmental thermal comfort conditions or the well-being of the occupants. Finally, a numerical solution for the heat transfer within the floor is implemented using the computer code Matlab.

Overheating in buildings is predicted to increase as a result of a warming climate and urbanisation in most cities. With regards to responding to this challenge, decision makers ranging from_ design teams, local authorities, building users, national programs and market innovators; and during the different stages of a building’s service life, want to know a few pertinent matters: What space characteristics and buildings are at a higher risk and by how much?; What are the tradeoffs between alternative design and/or user-based actions?; What are the likely or possible consequences of their decisions?; What is the impact of climate change to indoor overheating?; among other decision support questions. However, such decision appraisal information still remains buried and dispersed in existing simulation models, and empirical studies, and not yet been clearly articulated in any existing study or model. Especially decision support information articulated in a way that gives each decision maker maximum capacity to anticipate and respond to thermal discomfort in different spaces and through the lifetime of a building. There is a need for an integrated and systematic means of building adaptation decision-support, which provides analytical leverage to these listed decision makers. A means that: 1) assimilates a range of indoor thermal comfort's causal and solution space processes; 2) reveals and enhances the exploration of the space and time-dependent patterns created by the dynamics of the indoor overheating phenomenon through time; and one that 3) imparts insight into decision strategy and its synthesis across multiple decision makers. This study recognises the lack of an overarching framework attending to the listed concerns. Therefore, the key aim of this thesis is to develop and test a building adaptation decision-support framework, which extends the scope of existing frameworks and indoor overheating risk models to facilitate trans-sectional evaluations that reveal temporal decision strategies. The generic framework frames a multi-method analysis aiming to underpin decision appraisal for different spaces over a 50 to 100-year time horizon. It constitutes an underlying architecture that engages the dimensions of decision support information generation, information structuring, its exploration and dissemination, to ease in drawing decision strategy flexibly and transparently. The multi-method framework brings together: 1) Systems thinking methods to a) facilitate the systematic exposure of the elements that shape indoor overheating risk, and b) reveal the processes that shape multi-stakeholder decision-making response over time; 2) The use of normative, predictive and exploratory building scenarios to a) examine the overheating phenomenon over time, and b) as a lens through which to explore the micro-dynamics brought about by aspects of heterogeneity and uncertainty; and 3) The application of both computational and optimization techniques to appraise potential routes towards indoor thermal comfort over an extended time scale by a) tracking shifts in frequency, intensity and distribution of indoor overheating vulnerability by causal elements over time and space; and b) tracking shifting optima of the heat mitigation solution space, with respect to time, climate futures, heterogeneity of spaces, and due to thermal comfort assumptions. The framework’s potential has been demonstrated through its application to office buildings in Nairobi.

Dans les pays de l’Afrique sub-saharienne, la situation énergétique, le fort taux d’accroissement des aires urbaines, l’inadaptation des techniques de construction et le climat offrent un grand potentiel pour la démarche bioclimatique et la construction durable notamment sur le plan énergétique. Cependant ce potentiel est faiblement exploré. Pour ce faire, cela passe par une bonne connaissance du comportement des bâtiments et par leur adaptation au contexte climatique. Dans le cadre de notre contribution à cette problématique, une étude sur le comportement thermique des bâtiments est initiée grâce à la simulation. En effet la simulation des performances énergétiques du bâtiment devient de plus en plus incontournable dans les processus de conception et d’analyse des bâtiments à travers le monde. Dans ce travail les outils de simulation des performances énergétiques ainsi que les outils d’optimisation sont utilisés pour mener des investigations sur un bâtiment type construit en matériaux conventionnels au Burkina Faso suivant deux principales approches. Dans la première approche le modèle numérique du bâtiment est confronté aux mesures issues de l’expérimentation sur le bâtiment réel. Une méthodologie de calibration basée sur l’analyse de sensibilité et l’optimisation des paramètres a été appliquée pour la comparaison des résultats. Cela a permis de caler le modèle et des études diagnostiques sont réalisées. Dans la seconde approche, des investigations sur des solutions d’amélioration des performances du bâtiment sont réalisées à travers l’application de la simulation dynamique comme outils d’aide à la conception. Les techniques d’interopérabilité et d’optimisation sont utilisées pour implémenter les solutions de refroidissement passif dont les impacts sur le bâtiment étudié sont évalués. Enfin dans ce travail, des techniques d’analyse du bâtiment et des critères de performance sont utilisées pour caractériser et formuler des recommandations sur la conception des bâtiments dans notre contexte climatique. / In sub-Saharan African countries, the energy context, the high urban growth, inadequate construction techniques and climate offer great potential for bio-climatic approach and sustainable construction particularly on the energy level. However, this potential and the use of passive cooling techniques are weakly explored. To do so, it requires a good knowledge of building’s behaviour and their adaptation to the climatic context. As part of our contribution to this issue, a study on the thermal behaviour of buildings is initiated by numerical simulation. Indeed the building’s energy performance simulation tools are becoming more essential in the building’s design processes and analysis. Investigations are conducted on a building built with typical materials in Burkina Faso by following two main approaches. In the first approach a model of the building is faced with measurements from field experiments on the building. A calibration methodology based on the sensitivity analysis and optimization has been applied for the comparison of results. This helped to calibrate the model and diagnostic studies are performed.In the second approach, investigations on methods which can help to improve the building performance are realized through the application building performance simulation as a design aid tool. Interoperability and optimization techniques are used to deal with passive cooling techniques and their impacts on the building thermal behaviour are assessed. Finally in this work analysis techniques and performance criteria are used to characterize and make recommendations on building designs for the tropical climate context.

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