Effectiveness of natural ventilation increasing thermal comfort in hot Brazilian climates
DOI:
https://doi.org/10.46421/entac.v19i1.2093Keywords:
Natural ventilation, Hot climates, Adaptive comfort, Single family housingAbstract
Natural ventilation affects thermal comfort in hot climates it depends on openings configuration and local wind patterns. However, Brazilian constructive guidelines for comfort in buildings focus only on openings. This paper aims to evaluate the effectiveness of natural ventilation strategies to promote thermal comfort by increasing air velocity based on single-family housing models, samples of hot Brazilian climates, simulations with EnergyPlus and Ansys CFX, and the adaptive comfort approach. Results indicate a significant potential of air velocity to increment thermal comfort, though the low effectiveness of natural ventilation in exploiting this potential.
References
ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 15220-3: Desempenho térmico de edificações: Parte 3 - Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social. Rio de Janeiro, 2005.
______. ABNT NBR 15575. Edifícios habitacionais: desempenho. Rio de Janeiro, 2013.
______. ABNT CB 002 NBR 15575-Projeto de emenda: EMENDA 1. Rio de Janeiro, 2021.
______. Projeto revisão ABNT NBR 16401-2. Instalações de ar-condicionado - sistemas centrais e unitários: parâmetros de conforto térmico. Rio de Janeiro, 2022.
ANSI; ASHRAE, American National Standards Institute; American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. Standard 55. Thermal environmental conditions for human occupancy Atlanta, 2017.
ANSYS. Ansys Workbench-Academic Student 2019 R3. 2019. Disponível em https://www.ansys.com/academic/students/ansys-student Acesso em: jun, 2019.
ARAÚJO, I. A. L; BITTENCOURT, L. S. Uso de coeficientes de ventilação médios na previsão da velocidade média horária do ar interno. In: Encontro Nacional de Conforto no Ambiente Construído, XVI ENCAC, XII ELACAC, 2021, Palmas. Anais: Palmas, ANTAC, 2021.
ARAÚJO, I. A. L. Eficácia de diretrizes construtivas para HIS unifamiliar no Brasil com base no conceito de conforto adaptativo. (2021). 227 f. Tese (Doutorado em Arquitetura e Urbanismo). Programa Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal de Alagoas - UFAL, Maceió, 2021.
BAVARESCO, M. V. et al. Classificação de climas brasileiros empregada na atualização dos Regulamentos Técnicos da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações. CB3E Centro Brasileiro de Eficiência Energética em Edificações. Florianópolis. 2017. Disponível em: https://labeee.ufsc.br/sites/default/files/documents/Relatorio_GruposClimaticos.pdf Acesso em: nov, 2020.
BRE. Principles of natural ventilation. BRE Digest, n. 210, 1978.
CB3E, Centro Brasileiro de Eficiência Energética em Edificações. INI-R, Instrução normativa INMETRO para caracterização de eficiência energética de edificações residenciais. CB3E. Florianópolis. 2020. Disponível em: https://cb3e.ufsc.br/sites/default/files/Novo%20m%C3%A9todo%20avalia%C3%A7%C3%A3o%20da%20efici%C3%AAncia%20energ%C3%A9tica%20de%20edifica%C3%A7%C3%B5es%20residenciais_0.pdf. Acesso em: fev, 2022.
CEF, Caixa Econômica Federal GIDUR-VT. Cadernos CAIXA - projeto padrão - casas populares - 42m². Vitória: CEF, 2007.
DORNELES, Kelen A. Biblioteca de absortância de telhas: base de dados para análise de desempenho termoenergético de edifícios. São Carlos: IAU/USP, 2021. 57 p.
FERREIRA, C. C.; SOUZA, H. A. D. Avaliação da aplicabilidade de índices de conforto adaptativo para o caso brasileiro. In: Encontro Nacional de Conforto no Ambiente Construído, XII ENCAC, VIII ELACAC, 2013, Brasília. Anais: Brasília ANTAC, 2013.
GIVONI, B. Confort climate analysis and building design guidelines. Energy and Buildings, v. 18, n. 1, p. 12, 1992.
GU, L. Airflow Network modeling in Energyplus In: International Building Performance Simulation Associantion Conference, IBPSA, Beijing. Proceedings: Beiing, IBPSA, 2007. p.964-971.
INMET, Instituto Nacional de Meteorologia. Normais Climatológicas do Brasil: Intensidade do vento NCB 1981-2010, 2018. Disponível em https://portal.inmet.gov.br/normais/ Acesso em: mar, 2020.
INMETRO, Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. RTQ-R: Regulamento técnico da qualidade para o nível de eficiência energética de edificações residenciais. Rio de Janeiro, 2012. Disponível em: http://www.pbeedifica.com.br/sites/default/files/projetos/etiquetagem/residencial/downloads/RTQR.pdf Acesso em: nov, 2020.
______. Anexo da portaria INMETRO N°50: Catálogo de propriedades térmicas, paredes, coberturas e vidros. 2013. In: PBE Edifica (2020), Portaria Nº 50, de 01 de fevereiro de 2013. Disponível em: http://www.pbeedifica.com.br/etiquetagem/residencial/planilhas-catalogos. Acesso em: nov, 2020.
______. Instrução Normativa Inmetro (INI-C), que aperfeiçoa os Requisitos Técnicos da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C). Portaria Nº 42, de 24 de fevereiro de 2021. Disponível em: http://http://www.pbeedifica.com.br/inic Acesso em: jun, 2021.
KOHNKE, P. ANSYS Theory reference: release 5.6. 11 ed. Canonsburg: ANSYS Incorporated, 1999.
LABEEE, Laboratório de Eficiência Energética em Edificações. Arquivos climáticos INMET 2018. 2021. Disponível em: https://labeee.ufsc.br/downloads/arquivosclimaticos/inmet2018r/ Acesso em: jan, 2021.
MAZZAFERRO, L.; MELO, A. P.; LAMBERTS, R. Manual de simulação computacional de edifícios com o uso do objeto Ground Domain no program Energyplus. Florianópolis: LabEEE, 2015. Disponível em: https://labeee.ufsc.br/sites/default/files/publicacoes/relatorios_pesquisa/Manual_GrondDomain_E+versao9.0.pdf Acesso em: jan, 2020.
MMA, Ministério do Meio Ambiente; LABEEE, Laboratório de Eficiência Energética na Edificação. Projeteee, 2021. Disponível em: http://www.mme.gov.br/projeteee Acesso em: mar, 2021.
NICOL, F. Adaptive thermal confort standards in the hot-humid tropics. Energy and Buildings, v. 36, 2004.
NREL, National Renewable Energy Laboratory; BIG LADDER, Software LLC. Euclid 0.9.4.3. 2020. Disponível em: https://bigladdersoftware.com/projects/euclid Acesso em: jan, 2019.
PEREIRA, H. A. D. C. et al. Manual de simulação computacional de edifícios naturalmente ventilados no programa Energyplus - versão 8.0. Florianópolis: Laboratório de Eficiência Energética em Edificações LABEEE, 2013. Disponível em: https://labeee.ufsc.br/sites/default/files/disciplinas/Manual_Ventilacao_v8_0.pdf Acesso em: jan, 2019.
RORIZ, M. Classificação de climas do Brasil – versão 3.0. ANTAC. São Carlos: 2014. Disponível em: https://labeee.ufsc.br/sites/default/files/Climas_v3.pdf. Acesso em: nov, 2020.
TOE, D. H. C.; KUBOTA, T. Development of an adaptive thermal comfort equation for naturally ventilated buildings in hot-humid climates using ASHRAE RP-884 database. Frontiers of Architectural Research, v. 2, 2013.
TRIANA, M. A.; LAMBERTS, R.; SASSI, P. Characterisation of representative building typologies for social housing projects in Brazil and its energy performance. Energy Policy, v. 87, 2015.
U.S.DOE, Departmento de Energia dos Estados Unidos. EnergyPlus. 2016. disponível em: https://energyplus.net/downloads//. acesso em: jan, 2019.
______. Getting started: University of Illinois, Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory, 2018. (EnergyPlus version 8.9.0 documentation). Disponível em: https://energyplus.net/documentation. Acesso em: jan, 2019.
WEBER, F. D. S. et al. Desenvolvimento de um modelo equivalente de avaliação de propriedades térmicas para a elaboração de uma biblioteca de componentes construtivos brasileiros para o uso no programa EnergyPlus. LABEEE / UFSC. Florianópolis. 2017. Disponível em: https://labeee.ufsc.br/sites/default/files/publicacoes/relatorios_pesquisa/Biblioteca_ComponentesConstrutivos_0.pdf. Acesso em: jan, 2020.
GIVONI, B. Climate considerations in building and urban design Climate considerations in building and urban design. New York: John Wiley & Sons, 1998.
