Thermal sensation and UTCI and PET indices through a dynamic experiment with a bioclimatic backpack

Authors

DOI:

https://doi.org/10.46421/entac.v20i1.6054

Keywords:

Thermal Comfort, Bioclimatic backpack, Comfort index

Abstract

Most studies on human thermal comfort are focused on assessing indoor environments; however, in recent years, researchers from various countries have been developing new strategies for assessing thermal comfort in outdoor Spaces due to the consequences arising from climate change. This study evaluates human thermal comfort through subjective assessment and the thermal PET and UTCI data. Through a longitudinal experiment conducted in a Zoobotanical Park in João Pessoa-PB, microclimate variables were recorded using a bioclimatic backpack, and subjective assessment questionnaires of sensation, comfort, and thermal preference were applied to pre-selected participants. The subjective responses were compared with PET and UTCI indexes. It was found that, along the transect, thermal sensations were intrinsically related to environmental conditions. Elements such as vegetation, exposure to solar radiation, and shading influenced thermal sensations and perceived comfort. The UTCI recorded a maximum value of 31.3°C, indicating moderate heat stress. The PET recorded a maximum value of 29.6°C, indicating mild heat stress.

Author Biographies

Português, Português

Doutorando na Universidade Federal da Paraíba.

João Pessoa, Paraíba, Brasil.

Português, Português

Doutora em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina.

Docente na Universidade Federal da Paraíba.

João Pessoa, Paraíba, Brasil.

Português, Português

Doutor em Arquitetura pela Leibniz Universität Hannover, Alemanha.

Docente da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Brasil.

Português, Português

Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Brasil.

Renata Torres Sarmento de Castro Cavalcante, Universidade Federal da Paraíba

Mestre em Arquitetura pela Universidade Federal de Alagoas.

Doutoranda em Arquitetura pela Universidade Federal da Paraíba.

Docente na Universidade Federal de Alagoas, Arapiraca, Alagoas, Brasil.

Português, Português

Mestre em Arquitetura pela Universidade de São Paulo.

Doutorando em Arquitetura pela Universidade Federal da Paraíba.

Docente no Instituto Federal de Alagoas, Santana do Ipanema, Alagoas, Brasil.

References

HAJAT, S.; KOSATKY, T. Heat-related mortality: a review and exploration of heterogeneity. Journal of Epidemiology & Community Health, 64(9), 2010 p. 753-760.

HALES, S. K. S.; LLOYD, S.; CAMPBELL., L. D. Quantitative risk assessment of the effects of climate change on selected causes of death, 2030s and 2050s. World Health Organization, 2014.

CHENG, W.; & LI, D.; LIU, Z.; BROWN, R. Approaches for identifying heat-vulnerable populations and locations: A systematic review. Science of The Total Environment. 799. 2021.

GARTLAND, L. Ilhas de Calor: como mitigar zonas de calor em áreas urbanas. Tradução Silvia Helena Gonçalves. São Paulo: Oficina de Textos, 2010.

OKE, T.; MILLS, G.; CHRISTEN, A.; VOOGT, J. Urban Climates. Cambridge University Press, 2017.

TSOKA, S.; TSIKALOUDAKI, K.; THEODOSIOU, T.; BIKAS, D. Urban warming and cities’ microclimates: Investigation methods and mitigation strategies—a review. Energies, 13(6), 2020. 1414.

SUN, C. KATO, S.; GOU, Z. Application of Low-Cost Sensors for Urban Heat Island Assessment: A Case Study in Taiwan. Sustainability, 11(10), 2019, 2759.

ROMERO, M.; BAPTISTA, G.; LIMA, E.; WERNECK, D.; VIANNA, E.; SALES, G. Mudanças climáticas e ilhas de calor urbanas. Brasília, Universidade de Brasília, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, 2019 – 1ª edição / Editora ETB pág.79.

DRACH, C.; EMMANUEL, R. Interferências da forma urbana na dinâmica da temperatura intraurbana. Revista de Morfologia Urbana, 2(2), 2014 p. 55-70.

LAU, K.; SHI, Y.; NG, E. Dynamic response of pedestrian thermal comfort under outdoor transient conditions. International Conference on Urban Comfort and Environmental Quality, 2017.

LIU, Z.; CHENG, K.; HE. Y.; JIM, C.; BROWN, R.; SHI, Y.; LAU, K.; NG, E. Microclimatic measurements in tropical cities: Systematic review and proposed guidelines. Building and Environment, 222(1), 2022. 109411.

PIGLIAUTILE, I.; PISELLO, A. L. Environmental data clustering analysis through wearable sensing techniques: New bottom-up process aimed to identify intra-urban granular morphologies from pedestrian transects. Building and Environment, 171, 2022. 106641.

KIMMLING, M.; HOFFMANN, S. Behaglichkeitsmonitoring – flächendeckend und kostengünstig mit der Sensorstation CoMoS. Bauphysik, 41(2), 2019.

ROMERO, M.; LIMA, E.; WERNECK, D.; PAZOS, V. Instrumentação para medições na escala microclimática: uma proposta de mochila bioclimática. Cadernos de Arquitetura e Urbanismo, 1(26),2020, p. 96-105.

ALI, A.; ZANZINGER, Z.; DEBOSE, D.; STEPHENS, B. Open Source Building Science Sensors (OSBSS): A low-cost Arduino-based platform for long-term indoor environmental data collection. Building and Environment, 100, 2016 p. 114-126.

TRENTO, D.; TRENTO, T.; KRÜGER, E. Application of Arduino-Based Systems as Monitoring Tools in Indoor Comfort Studies: A Bibliometric Analysis. International Journal of Architectural Engineering Technology. v.7, n.1, 2020, p.1-12.

CHOKHACHIAN, A.; KA-LUN LAU, K.; PERINI, K.; AUER, T. Sensing transient outdoor comfort: A georeferenced method to monitor and map microclimate. J. Build. Eng. v. 20, n. 1, 2018. p. 94–104.

NOUMAN, A. S.; CHOKHACHIAN, A.; SANTUCCI, D.; AUER, T. Prototyping of Environmental Kit for Georeferenced Transient Outdoor Comfort Assessment. ISPRS Int. J. Geo-Inf. v.8, n.76, 2019, p.1-23.

CUREAU, R.; PIGLIAUTILE, I.; PISELLO, A. A New Wearable System for Sensing Outdoor Environmental Conditions for Monitoring Hyper-Microclimate. Sensors, v.22, n.50, 2022.

IHLENFELD, W. Desenvolvimento de equipamento de baixo custo para condução de pesquisa de campo dinâmica em conforto ambiental em espaços abertos. 2024. 197p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2024.

BORGES, V.; CALLEJAS, I.; DURANTE, L. Thermal sensation in outdoor urban spaces: a study in a Tropical Savannah climate, Brazil. International Journal of Biometeorology, 64, 2020. p. 533–545.

FANGER, P. O. Assessment of man's thermal comfort in practice. British Journal of Industrial Medicine, 30(4), 1973, p. 313-324.

HÖPPE, P. "The physiological equivalent temperature – a universal index for the biometeorological assessment of the thermal environment". International Journal of Biometeorology, 43(2), 1999, p. 71–75.

MONTEIRO, L.; ALUCCI, M. Questões teóricas de conforto térmico em espaços abertos: consideração histórica, discussão do estado da arte e proposição de classificação de modelos. Ambiente Construído, 7(3), 2007, p. 43-58.

FIALA, D.; HAVENITH, G.; BRÖDE, P.; KAMPMANN, B.; JENDRITZKY, G. UTCI-Fiala Multi-Node Model of Human Heat Transfer and Temperature Regulation. International Journal of Biometeorology, special issue UTCI, 2011.

ROSSI, F.; KRUGER, E. Definição de faixas de conforto e desconforto térmico para espaços abertos em Curitiba, PR, com o índice UTCI. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 12, n. 1, 2012, p. 41-59.

KRÜGER, E. Applications of the Universal Thermal Climate Index UTCI in Biometeorology. Springer, 2021.

KRÜGER, E.; DRACH, P. Impactos do uso de climatização artificial na percepção térmica em espaços abertos no centro do Rio de Janeiro. Ambiente Construído, 16(2), 2016, p. 133-148.

LABAKI et al., 2012) LABAKI, L.; FONTES, M.; BUENO-BARTHOLOMEI, B.; DACANAL, C. Thermal comfort in public open spaces: studies in pedestrian streets in São Paulo State, Brazil. Ambiente Construído, 12(1), 2012, p. 167-183.

MONTEIRO, L.; ALUCCI, M. Modelos Preditivos de Estresse Termo-Fisiológico: estudo empírico comparativo em ambientes externos. In: ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 12., Fortaleza. Anais... Fortaleza: Antac, 2008.

KRÜGER, E.; IHLENFELD, W.; LEDER, S.; CARVALHO, L. Application of microcontroller‑based systems in human biometeorology studies: a bibliometric analysis. International Journal of Biometeorology, 2023.

HLENFELD, W.; KRÜGER, E.; LEDER, S.; QUADROS, B.; LIMA, L. Prototipação de sistema portátil de monitoramento ambiental de baixo custo para estudos de conforto ambiental em espaços abertos. XVII Encontro Nacional de Conforto no Ambiente Construído - XIII Encontro Latino-Americano de Conforto no Ambiente Construído, São Paulo – SP, 2023.

International Organization for Standardization 7726. Ergonomics of the thermal environments: instruments for measuring physical quantities. Geneva, 1998.

International Organization for Standardization 10551. Ergonomics of the thermal environments: assessment of the influence of the thermal environment using subjective judgment scales. Geneva, 1995.

International Organization for Standardization 7730. Ergonomics of the thermal environments: analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria. Geneva: International Organization for Standardization, 2005.

MATZARAKIS A, RUTZ F, MAYER H. Modelling Radiation fluxes in simple and complex environments - Basics of the RayMan model. International Journal of Biometeorology, 54, 2010. p. 131-139.

Published

2024-10-07

How to Cite

CARVALHO LIMA, Linccon; LEDER, Solange Maria; KRUGER, Eduardo; IHLENFELD, Walter; CAVALCANTE, Renata Torres Sarmento de Castro; GOMES DE ALMEIDA, Vinicius. Thermal sensation and UTCI and PET indices through a dynamic experiment with a bioclimatic backpack. In: NATIONAL MEETING OF BUILT ENVIRONMENT TECHNOLOGY, 20., 2024. Anais [...]. Porto Alegre: ANTAC, 2024. p. 1–16. DOI: 10.46421/entac.v20i1.6054. Disponível em: https://eventos.antac.org.br/index.php/entac/article/view/6054. Acesso em: 23 nov. 2024.

Issue

Section

Conforto Ambiental e Eficiência Energética

Most read articles by the same author(s)

1 2 3 > >> 

Similar Articles

<< < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> 

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