Análise da ventilação natural em salas de aula

simulações CFD

Autores

DOI:

https://doi.org/10.46421/encac.v17i1.3744

Palavras-chave:

ventilação natural, taxas de renovação de ar/hora, simulação computacional CFD, salas de aula

Resumo

A ventilação natural nas edificações é uma importante estratégia de condicionamento térmico passivo, possibilitando o conforto térmico e a salubridade do ar para os usuários, principalmente em regiões de clima quente e úmido, como o Brasil. A discussão sobre o uso desta estratégia, principalmente em ambientes de ensino, vem sendo bastante discutida após a pandemia da COVID-19. Diante disso, o objetivo deste artigo é avaliar a influência do parâmetro de abertura na velocidade do fluxo de ar interno e nas taxas de renovação de ar/hora em uma sala de aula existente na Universidade Estadual de Maringá (UEM). A metodologia utilizada foram simulações CFD e foram analisados o caso de referência e 4 casos com alterações projetuais nas aberturas. Dentre os principais resultados, destaca-se que a ventilação natural do caso de referência e no caso 1 e 2 são inadequadas e insuficientes para manter a qualidade do ar interno. Em contrapartida, percebe-se que as alterações nos demais casos, que permitem uma ventilação cruzada no ambiente, apresentaram melhores resultados quanto a velocidade e quantidade de fluxo do ar na sala de aula, aumentando, também, as taxas de renovação de ar/hora.

Biografia do Autor

Marieli Azoia Lukiantchuki, Universidade Estadual de Maringá

Doutorado em Arquitetura e Urbanismo pelo Instituto de Arquitetura e Urbanismo de São Carlos da Universidade de São Paulo (IAU/USP). Professora adjunta da Universidade Estadual de Maringá (PR), do Departamento de Arquitetura e Urbanismo, e professora do Programa Associado de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo do UEM/UEL.

Ana Clara de Almeida Xavier, Instituto de Arquitetura de São Carlos, Universidade de São Paulo

Pesquisadora de Mestrado no Instituto de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (IAU USP). 

Referências

ABUHEGAZY, M.; TALAAT, K.; ANDEROGLU, O.; POROSEVA, S. V. Numerical investigation of aerosol transport in a classroom with relevance to COVID-19. Physics of Fluids, 32, 103311 (2020). Disponível em: <https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0029118>. Acesso em: 30 mai 2021.

ALLARD, F. Natural ventilation in buildings: a design handbook. London: James & James, 1998.

ALLEN, J.; SPENGLER, J.; JONES, E.; CEDENO-LAURENT, J. 5-step guide to checking ventilation rates in classrooms. Harvard Healthy Buildings Program, 2020.

AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR CONDITIONING ENGINEERS. ASHRAE handbook 55: fundamentals. Atlanta: ASHRAE, 2005.

ASHRAE. Guia para reabertura de escolas e universidades. Brasília Student Branch. 2020. Disponível em: <https://conforlab.com.br/wp-content/uploads/2020/10/Guia-ASHRAE-2020.pdf> Acesso em: 28 mar 2021.

BITTENCOURT, L. S.; CÂNDIDO, C. Introdução a ventilação natural. Maceió: EDUFAL, 2010.

BRASIL. Ministério da Saúde. Orientações para retomada segura das atividades presenciais nas escolas de educação básica no Contexto da Pandemia da COVID-19. 2020. Disponível em: <https://antigo.saude.gov.br/images/pdf/2020/September/18/doc-orientador-para-retomada-segura-das-escolas-no-contexto-da-covid-19.pdf>. Acesso em: 22 mai 2021.

CALAUTIT, J. K.; HUGHES, B. R. Wind tunnel and CFD study of the natural ventilation performance of a commercial multi-directional wind tower. Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics 2014; 125: 189-194.

CANADIAN COMMITTEE ON INDOOR AIR QUALITY (CCIAQ). Addressing COVID-19 in buildings. Module 15. 2020. Disponível em: <https://iaqresource.ca/wp-content/uploads/2020/09/CCIAQB-Module15-Eng.pdf>. Acesso em: 19 jun 2021.

CÂNDIDO, C. M. Ventilação natural e códigos de obras: uma análise das tipologias de aberturas nos edifícios de escritório em Maceió/AL. 2006. 194 f. Dissertação (Mestrado em Dinâmicas do Espaço Habitado) - Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2006.

CÂNDIDO, C.; DEAR, R. J. de; LAMBERTS, R.; BITTENCOURT, L. Air movement acceptability limits and thermal comfort in Brazil’s hot humid climate zone. Building and environment, v. 45, p. 222-229. 2010.

CEN (European Committee for Standardization), EN 15251 2007, Criteria for the Indoor Environment Including Thermal, Indoor Air Quality, Light and Noise. European Committee for Standardization, Brussels, Belgium.

CHO, H.; CABRERA, D.; SARDY, S.; KILCHHERR, R.; YILMAZ, S.; PATEL, M.K. Evaluation of performance of energy efficient hybrid ventilation system and analysis of occupants’ behavior to control windows. Building and Environment. 2021. Disponível em <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360132320308015> Acesso em: 06 mai 2021.

COST. Cost Action 14: Recommendations on the use of CFD in predicting pedestrian wind environment. Bruxelas: COST, 2004.

DENG, S.; ZOU, B.; LAU, J. The adverse associations of classrooms’ indoor air quality and thermal comfort conditions on students’ illness related absenteeism between heating and non-heating seasons—A pilot study. International journal of environmental research and public health, 2021, 18.4: 1500.

EUROPEAN CENTRE FOR DISEASE PREVENTION AND CONTROL (ECDC). Heating, ventilation and air-conditioning systems in the context of COVID-19. 2020. Disponível em: <https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/heating-ventilation-air-conditioning-systems-covid-19>. Acesso em: 26 mar 2021.

FEDERATION OF EUROPEAN HEATING, VENTILATION AND AIR CONDITIONING ASSOCIATIONS (REHVA). How to operate and use building services in order to prevent the spread of the coronavirus disease (COVID-19) virus (SARS-CoV-2) in workplaces. 2020. Disponível em: <https://www.rehva.eu/fileadmin/user_upload/REHVA_COVID9_guidance_document_ver2_20200403_1.pdf>. Acesso em: 11 jun 2021.

FERREIRA, C. D. A. Eficácia das técnicas de climatização natural em um prédio de salas de aula: estudo de caso campus UFSM–CS. 2019. Dissertação (Mestrado no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2019.

GIVONI, B. Man, climate and architecture. London: Applied Science Publishers, 1976.

GRATIA E.; BRUYERE I.; DE HERDE A. How to use natural ventilation to cool narrow office buildings. Building and Environment. 2004. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360132304000757>. Acesso em: 26 mar 2021.

HARGREAVES, D. M.; MORVAN, H. P.; WRIGHT, N. G. Validation of the volume of fluid method for free surface calculation: the broad-crested weir. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics 2014; 1 (2): 136-146.

HARRIES, A. Notas de aula. In: Workshop: CFX – FAU/USP. São Paulo, 2005.

INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA (INMET). Disponível em: <http://www.inmet.gov.br/portal/>. Acesso em: dez. 2018.

ISO, ISO 7730, Moderate Thermal Environment—Determination of the PMV and PPD Indices and Specification of the Conditions for Thermal Comfort. International Organization for Standardization, 2005.

KOPPEN, W. Climatologia: com um estúdio de los climas de la tierra. México: Fondo de Cultura Economia, 1948.

LAMBERTS, R.; DUTRA, L.; PEREIRA, F. O. R. Eficiência energética na arquitetura. São Paulo: PW, 2014.

LI, Y.; LEUNG, G. M.; TANG, J. W.; YANG, X.; CHAO, C. Y.; LIN, J. Z.; LU, J. W.; NIELSEN, P. V.; NIU, J.; QIAN, H.; SLEIGH, A. C.; SU, H. J.; SUNDELL, J.; WONG, T.W.; YUEN, P. L. Role of ventilation in airborne transmission of infectious agents in the built environment - a multidisciplinary systematic review. Indoor Air. 2007 Feb;17(1):2-18. DOI: <10.1111/j.1600-0668.2006.00445.x>.

MELIKOV, A. K. COVID-19: Reduction of airborne transmission needs paradigm shift in ventilation. Building and environment, v. 186, n. 107336, 2020. DOI: <https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.107336>.

MINISTÉRIO DA SAÚDE. Orientações para retomada segura das atividades nas escolas de educação básica no contexto da pandemia da covid-19. Brasília, 2020.

MORAWSKA, L.; MILTON, D. K. Reply to Chagla et al and Thomas. Clinical Infectious Diseases, v. 73, i. 11, 2021, p. 3983-3984. DOI: <https://doi.org/10.1093/cid/ciaa1121>.

NICO-RODRIGUES, E. A. Influência da janela no desempenho térmico de ambientes ventilados naturalmente. PhD Thesis. Tese (Doutorado em arquitetura e urbanismo). Universidade del Bío-Bio. Bío-Bio: Chile, 2015.

PROJETANDO EDIFICAÇÕES ENERGETICAMENTE EFICIENTES - PROJETEEE. Disponível em: <http://projeteee.mma.gov.br/>. Acesso em: dez. 2018 e mar. 2023.

PULIMENO, M.; PISCITELLI, P.; COLAZZO, S.; COLAO, A.; MIANI, A. Indoor air quality at school and students’ performance: Recommendations of the UNESCO Chair on Health Education and Sustainable Development & the Italian Society of Environmental Medicine (SIMA). Health Promotion Perspectives, 2020, 10.3: 169.

QIAN, H.; LI, Y. G.; SETO, W. H.; CHING, P.; CHING, W. H.; SUN, H. Q. Natural ventilation for reducing airborne infection in hospitals. Building and Environment, v. 45, n. 3, p. 559-565, 2010.

SCHOOLS FOR HEALTH. JONES, E.; YOUNG, A.; CLEVENGER, K.; SALIMIFARD, P.; WU, E.; LUNA, M. L.; LAHVIS, M.; LANG, J.; BLISS, M.; AZIMI, P.; CEDENO-LAURENT, J.; WILSON, C.; ALLEN, J. Healthy Schools: Risk Reduction Strategies for Reopening Schools. Harvard T.H. Chan School of Public Health Healthy Buildings program. June, 2020. Disponível em: <https://schools.forhealth.org/wp-content/uploads/sites/19/2020/06/Harvard-Healthy-Buildings-Program-Schools-For-Health-Reopening-Covid19-June2020.pdf>. Acesso em: 23 de maio de 2022.

SOFTWARE ANSYS® WORKBENCH Academic Research Mechanical, Release 15.0.

SOFTWARE AutoCAD®. Autodesk®, 2018.

SOFTWARE EPVIEW 1.4 (2012). Elaborado por: RORIZ, M.

SOHRABI, C.; ALSAFI, Z.; O'NEILL, N.; KHAN, M.; KERWAN, A.; AL-JABIR, A.; IOSIFIDIS, C.; AGHA, R. (2020). World Health Organization declares global emergency: A review of the 2019 novel coronavirus (COVID-19). International journal of surgery, v. 76, p. 71-76, 2020.

TOLEDO, E. Ventilação natural das habitações. Maceió: Ed. Edufal, 1999.

UMWELTBUNDESAMT (UBA) –. Richtig Lüften in Schulen. Disponível em: <https://www.umweltbundesamt.de/richtig-lueften-in-schulen#konnen-mobile-luftreiniger-in-klassenraumen-helfen>. Acesso em: 18 de mar. de 2021.

VAN DIJKEN, F. Guidance for Schools. REHVA Federation of European Heating, Ventilation and Air Conditioning

Associations. 2020.

WORLD HEALTH ORGANIZATION. Considerations for school-related public health measures in the context of COVID-19. Annex to Considerations in adjusting public health and social measures in the context of COVID-19. Setembro, 2020. Disponível em: <https://www.who.int/publications-detail/risk->. 2020b.

WORLD HEALTH ORGANIZATION. Coronavirus disease (COVID-19). (2020). Disponível em: <https://www.who.int/health-topics/coronavirus#tab=tab_1>. 2020a.

ZEMOURI, C.; AWAD, S. F.; VOLGENANT, C. M. C.; CRIELAARD, W.; LAHEIJ, A. M. G. A.; DE SOET, J. J. Modeling of the transmission of coronaviruses, measles virus, influenza virus, Mycobacterium tuberculosis, and Legionella pneumophila in dental clinics. Journal of dental research, v. 99, n. 10, p. 1192-1198, 2020. DOI: <10.1177/0022034520940288>.

Downloads

Publicado

26-10-2023

Como Citar

LUKIANTCHUKI, Marieli Azoia; XAVIER, Ana Clara de Almeida. Análise da ventilação natural em salas de aula: simulações CFD. In: ENCONTRO NACIONAL DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 17., 2023. Anais [...]. [S. l.], 2023. p. 1–10. DOI: 10.46421/encac.v17i1.3744. Disponível em: https://eventos.antac.org.br/index.php/encac/article/view/3744. Acesso em: 21 dez. 2024.

Edição

Seção

3. Conforto Térmico

Artigos mais lidos pelo mesmo(s) autor(es)