Computational simulation for thermal audit of existing institutional buildings

Authors

DOI:

https://doi.org/10.46421/entac.v19i1.1957

Keywords:

Thermal Inertia, Phase Change Materials, Thermal Insulation, Adaptive Thermal Comfort

Abstract

The replacement of passive conditioning techniques by active systems led to a standardization of the built space and augmented electrical energy consumption. We can highlight increased thermal inertia and thermal insulation among natural conditioning tactics. This paper estimates and proposes comfort features for two existing health care facility. The methodology involves on-site analysis and thermal simulations to assess adaptive thermal comfort and indoor surface temperatures before and after applying conventional insulation and Phase Change Materials (PCMs). As main results, we highlight the performance of 60mm Polystyrene on reducing the indoor temperature of the ceiling surfaces while maintaining or improving comfort.

Author Biographies

Mr., Universidade Federal de Viçosa

Mestre em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal de Viçosa. Doutorando em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal de Viçosa.

Mr., Universidade Federal de Viçosa

Mestre em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal de Viçosa. Doutorando em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal de Viçosa.

Thaís de Souza Magalhães, Universidade Federal de Viçosa

Cursando Arquitetura e Urbanismo na Universidade Federal de Viçosa.

Raquel de Fátima Saith Marques, Universidade Federal de Viçosa

Cursando Arquitetura e Urbanismo na Universidade Federal de Viçosa.

João Pedro Martins Pereira, Universidade Federal de Viçosa

Cursando Arquitetura e Urbanismo na Universidade Federal de Viçosa.

Joyce Correna Carlo, Universidade Federal de Viçosa

Doutorado em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina.

References

ABRAHÃO, K. C. F. J.; SOUZA, R. G. V. Estimativa da evolução do uso final de energia elétrica no setor residencial do Brasil por região geográfica. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 21, n. 2, p. 383-408, 2021. DOI: 10.1590/s1678-86212021000200532.

AL-JANABI, A.; KAVGIC, M. Application and sensitivity analysis of the phase change material hysteresis method in EnergyPlus: A case study. Applied Thermal Engineering, v.162, p.114222, 2019. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.114222.

AMERICAN SOCIETY OF HEATING REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS, ASHRAE. Standard 140: Standard method of test for the evaluation of building energy analysis computer programs. Atlanta, 2020.

AMERICAN SOCIETY OF HEATING REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS, ASHRAE. Standard 55: Thermal environmental conditions for human occupancy. Atlanta, 2020.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15220: Desempenho térmico de edificações. Rio de Janeiro, 2005.

AUZEBY, M.; SHEN, W.; UNDERWOOD, V.; TINDALL, J.; CHEN, C.; LING, H.; BUSWELL, R. Effectiveness of Using Phase Change Materials on Reducing Summer Overheating Issues in UK Residential Buildings with Identification of Influential Factors. Energies, v. 9, n. 605, p. 1-16, 2016. DOI: 10.3390/en9080605.

CARVALHO, M.; MICHALOSKI, A. Fatores que influenciam no conforto térmico no ambiente do trabalho: uma revisão sistemática. 2018. 14 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2018.

CHRISTOPOULOS, S. Desempenho térmico e eficiência energética em ambiente hospitalar: estudo da fachada do setor de internação do Hospital do Coração em Maceió. 2017. 114 f. Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) - Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2017.

FERREIRA, A.; NÓVOA, P.; MARQUES, A. Multifunctional material systems: a state-of-the-art Review. Composite Structures, v. 151, p. 3-35, 2016. DOI: 10.1016/j.compstruct.2016.01.028.

FILIPPINI, L.; SARTORI, G.; TORRES, M. Análise do Impacto de Materiais de Mudança de Fase no Conforto Térmico de Escola Pública através de Simulação Computacional. In: ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 18, 2020, Porto Alegre. Anais[...] Porto Alegre: ANTAC, 2020.

INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA - INMETRO, Qualidade e Tecnologia: Tabelas de Consumo/eficiência energética. Publicação disponível em:< http://www.inmetro.gov.br/consumidor/tabelas.asp>. Acesso em: 24/01/2022.

INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE. Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, 2021. In Press.

KENZHEKHANOV, S.; MEMON, S.; ADILKHANOVA, I. Quantitative evaluation of thermal performance and energy saving potential of the building integrated with PCM in a subarctic climate. Energy, v. 192, p. 116607, 2020. DOI: https:10.1016/j.energy.2019.116607.

MAGENDRAN, S.; KHAN, F.; MUBARAK, N.; VAKA, M.; WALVEKAR, R.; KHALID, M.; ABDULLAH, E.; NIZAMUDDIN, S.; KARRI, R. Synthesis of organic phase change materials (PCM) for energy storage applications: A review. Nano-structures & Nano-objects, v. 20, p.1-18, 2019. DOI: 10.1016/j.nanoso.2019.100399.

MELO, A.; WESTPHAL, F.; MATOS, M. Apostila Do Curso Básico Do Programa EnergyPlus. Florianópolis, p. 24, 2009. Publicação disponível em: <http://www.labeee.ufsc.br/sites/default/files/disciplinas/ECV4202_Apostila_EnergyPlus_0.pdf>. Acesso em: 23/01/2022.

NATEPHRA, W.; MOTAMEDI, A.; YABUKI, N.; FUKUDA, T. Integrating 4D thermal information with BIM for building envelope thermal performance analysis and thermal comfort evaluation in naturally ventilated environments. Building and Environment, v. 124, p. 194-208. 2017. DOI: 10.1016/j.buildenv.2017.08.004.

QUADROS, B. M. de; MIZGIER, M. O. Conforto térmico em ambientes de internação hospitalar naturalmente ventilado. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 20, n. 2, p. 113-134, abr./jun. 2020. DOI: 10.1590/s1678-86212020000200391.

RUBITHERM GMBH. Rubitherm Phase Change Materials. Disponível em: < https://www.rubitherm.eu/>. Acesso em: 23/01/2022.

SHARMA, V.; RAI, A. C. Performance assessment of residential building envelopes enhanced with phase change materials. Energy and Buildings, v. 208, p. 109664, 2020. DOI: 10.1016/j.enbuild.2019.109664.

TABARES-VELASCO, P.; CHRISTENSEN, C.; BIANCHI, M. Verification and validation of EnergyPlus phase change material model for opaque wall assemblies. Building and Environment, v. 54, p. 186-196, 2012. DOI: 10.1016/j.buildenv.2012.02.019.

WEBER, F. Desenvolvimento de um modelo equivalente de avaliação de propriedades térmicas para a elaboração de uma biblioteca de componentes construtivos brasileiros para uso no programa EnergyPlus. (2018). 103 f. Monografia (Engenharia Civil) - Centro Tecnológico Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2018.

Published

2022-11-07

How to Cite

LUCARELLI, Caio de Carvalho; OLIVEIRA, Matheus Menezes; MAGALHÃES, Thaís de Souza; MARQUES, Raquel de Fátima Saith; PEREIRA, João Pedro Martins; CARLO, Joyce Correna. Computational simulation for thermal audit of existing institutional buildings. In: NATIONAL MEETING OF BUILT ENVIRONMENT TECHNOLOGY, 19., 2022. Anais [...]. Porto Alegre: ANTAC, 2022. p. 1–12. DOI: 10.46421/entac.v19i1.1957. Disponível em: https://eventos.antac.org.br/index.php/entac/article/view/1957. Acesso em: 22 jul. 2024.

Issue

Section

(Inativa) Conforto Ambiental e Eficiência Energética

Most read articles by the same author(s)

Similar Articles

<< < 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.