Análise do desempenho térmico de edificações residenciais ventiladas naturalmente : NBR 15.575 e ASHRAE 55
Francisco Massucci Silveira
DISSERTAÇÃO
T/UNICAMP Si39a
[Analysis of thermal performance of free-running residential buildings ]
Campinas, SP : [s.n.], 2014.
240 p. : il.
Orientador: Lucila Chebel Labaki
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo
Resumo: A obtenção de ambientes internos confortáveis termicamente é um dos aspectos fundamentais na obtenção de um edifício de qualidade. Por vezes, para se atingir este objetivo consome-se quantidades significativas de energia em sistemas de condicionamento ambiente. É preciso ressaltar que grande...
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Resumo: A obtenção de ambientes internos confortáveis termicamente é um dos aspectos fundamentais na obtenção de um edifício de qualidade. Por vezes, para se atingir este objetivo consome-se quantidades significativas de energia em sistemas de condicionamento ambiente. É preciso ressaltar que grande parte da população não possui recursos para aquisição e manutenção destes sistemas, ficando, portanto, exposta ao comportamento térmico de suas edificações. Assim, é fundamental compreender, como e sob quais circunstâncias, ocupantes de uma edificação consideram-na confortável de modo a avaliar e propor soluções que permitam a geração de conforto ao menor custo. A obtenção do conforto através do uso exclusivo da climatização artificial vem se mostrando uma prática dispendiosa, dando lugar a introdução da ventilação natural e outras práticas de resfriamento passivo. A aplicação destes instrumentos tem ganhado força recentemente, sendo referenciado em normativos internacionais que regulam sobre o tema. A partir de 2004, a norma ASHRAE 55 Environmental Conditions for Human Occupancy adotou uma abordagem de análise denominada modelo adaptativo: uma metodologia opcional, proposta para avaliação do desempenho térmico em edifícios ventilados naturalmente. O método utiliza-se da temperatura operativa - que correlaciona efeitos da temperatura de bulbo seco, temperatura radiante e velocidade do ar - como principal fator indicador de conforto. Além disso, a norma correlaciona a faixa de temperatura de conforto à ocorrência de temperaturas externas, possibilitando a comparação entre edificações situadas em climas distintos. Neste contexto, esta pesquisa destina-se à verificação do desempenho térmico de uma edificação unifamiliar através da análise do conforto térmico, levando-se em consideração aspectos de uso, ocupação e ventilação natural, utilizando-se a abordagem adaptativa proposta pela norma ASHRAE 55/2013. O método utilizado compreende a simulação computacional de uma edificação habitacional unifamiliar de 63m², por meio da utilização do software EnergyPlus. O modelo simulado não possui sistema de condicionamento ativo e a ventilação natural foi simulada pelo EnergyPlus, através do algoritmo denominado AirflowNetwork, um modelo de ventilação por rede, onde são estimados fluxos de massa através de aberturas e perda de carga térmica em decorrência de diferenças de pressão nas aberturas do edifício. A condição para abertura das janelas é dependente da temperatura externa e de uma temperatura máxima interna arbitrada, o que permite utilizar a ventilação natural como ferramenta de resfriamento passivo. O trabalho compreende a análise de diferentes variáveis de projeto, divididas em cinco grupos, a partir de um caso base inicial. Os grupos de análise definidos são: componentes de fachada; componentes de cobertura; orientação da edificação; absortância de componentes de fachada e temperatura de setpoint para ventilação. Para cada grupo foram estipulados diferentes casos, compreendendo aspectos e elementos convencionais do mercado de construção habitacional. Todos os casos foram analisados para as condições climáticas de Campinas-SP, Curitiba-PR e Natal-RN a partir de modelo adaptativo de conforto pela norma ASHRAE 55/2013, e comparados ainda a resultados obtidos através do método simplificado e simulado, presente na norma NBR15575/2013. Os resultados apontam as melhores práticas construtivas, demonstrando substancial importância do modelo adaptativo na verificação do conforto térmico em projeto para edificações destinadas à habitação de interesse social
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Abstract: Achieve thermal comfortable indoor environments is a key aspect to obtaining a quality building. Sometimes, in order to achieve it, significant amount of energy in conditioning systems is consumed. It should be emphasized that a large part of the population does not have resources for...
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Abstract: Achieve thermal comfortable indoor environments is a key aspect to obtaining a quality building. Sometimes, in order to achieve it, significant amount of energy in conditioning systems is consumed. It should be emphasized that a large part of the population does not have resources for acquisition and maintenance of these systems, being exposed to passive thermal behavior of their buildings. Thus, it is essential to understand how and under what circumstances, occupants of a building consider it comfortable to assess and propose solutions that generate comfort at a lower cost. Obtaining comfort through exclusive use conditioning systems has proved an expensive practice, leading to the introduction of natural ventilation and other passive cooling practices. The application of these instruments has excelled recently, being referenced in international standards. In 2004, the ASHRAE 55 Environmental Conditions for Human Occupancy adopted a method called adaptive model analysis: an optional methodology, proposed for evaluation on thermal performance in naturally ventilated buildings. The method uses the operative temperature - which correlates the effects of dry bulb temperature, mean radiant temperature and air velocity - as the main indicator of comfort. Moreover, the standard correlates the range of comfort to the occurrence of outdoor temperatures, enabling comparison between buildings located at different climates conditions. Under this context, this study aimed to verify the thermal performance of a dwelling through the analysis of thermal comfort, including aspects of use, occupancy and natural ventilation. The method comprises the computer simulation of a 63m² single-family housing construction, using the software EnergyPlus. The simulated model has no active conditioning system. Natural ventilation was simulated with EnergyPlus through the algorithm AirflowNetwork, a model of ventilation network, where mass flows through openings and loss of thermal load, due to pressure differences in building, are estimated. The condition for opening window depends on external temperature and a setpoint temperature, which supposes the use of natural ventilation only as daytime passive cooling tool. The work includes the analysis of different design variables, divided into five groups, defined from an initial base case. The analysis groups are: masonry components; roofing components; orientation; absorptance and setpoint temperature for ventilation. For each group were prescribed different situations, including aspects and elements of conventional housing construction market. All cases were analyzed for the climatic conditions of Campinas - SP, Curitiba - PR and Natal - RN for adaptive comfort model by ASHRAE 55/2013, yet compared to results obtained by the simplified method and simulated method present in NBR15575/2013. The results indicate the best construction practices, demonstrating substantial importance of adaptive model to assess thermal comfort of dwellings
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Análise do desempenho térmico de edificações residenciais ventiladas naturalmente : NBR 15.575 e ASHRAE 55
Francisco Massucci Silveira
Análise do desempenho térmico de edificações residenciais ventiladas naturalmente : NBR 15.575 e ASHRAE 55
Francisco Massucci Silveira
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