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Versage, Rogério. Ventilação natural e desempenho térmico de edifícios verticais multifamiliares em Campo Grande, MS. Orientação de Roberto Lamberts.96 f., ilDissertação (Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo) - Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC.
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Resumo
A crise energética e ambiental exige o consumo racional da energia. No Brasil, quase metade da energia elétrica é consumida principalmente no condicionamento ambiental das edificações. E no setor residencial, as estratégias de ventilação natural proporcionam grande potencial para obtenção de conforto térmico, contribuindo na economia de energia ao evitar o uso de condicionamento artificial. Como contribuição ao entendimento deste potencial, este trabalho tem como objetivo avaliar a ventilação natural e desempenho térmico de edifícios verticais multifamiliares através de simulações com o modelo de rede AirflowNetwork do EnergyPlus, adotando o clima da cidade de Campo Grande, MS. Para o desenvolvimento desta avaliação foram estudados os conceitos sobre coeficientes de descarga, coeficiente de pressão do vento, coeficiente e expoente de fluxo de ar pelas frestas e rugosidade do entorno. Assim como foram estudados os fundamentos dos métodos de cálculo de taxas de ventilação e infiltração de ar em edificações. Para identificar a influência da variação destes parâmetros de ventilação no desempenho térmico foram realizadas simulações paramétricas em um modelo de edifício referencial respeitando as limitações de obtenção de cada coeficiente, sendo observada a influência da variação dos parâmetros nas taxas de ventilação e graus hora de refrigeração. Após conhecer esta influência foi avaliado o desempenho de um edifício real buscando transpor as restrições de modelagem e determinação de cada coeficiente. O edifício real estudado é uma amostra intencional de uma tipologia de edifício multifamiliar comum na cidade de Campo Grande, com quatro apartamentos por andar e planta com formato H. O edifício real foi avaliado por dois métodos diferentes: um padrão, adotando todos os parâmetros default indicados pelo EnergyPlus, e outro avançado, com os parâmetros de ventilação determinados de forma mais detalhada. A avaliação do desempenho térmico do edifício real, seus apartamentos e ambientes foram analisados através de uma escala de graus hora de refrigeração da temperatura do ar externo, classificando o seu desempenho entre A e E. Na análise paramétrica do modelo referencial, o coeficiente de descarga foi o parâmetro que mais influenciou no desempenho térmico de graus hora de refrigeração e os coeficientes e expoentes de fluxo de ar pelas fretas e os diferentes métodos de obtenção de coeficientes de pressão de vento apresentaram a menor influência nos resultados de desempenho térmico. Entre a simulação padrão e avançada do edifício real não se pôde concluir qual dos resultados é o mais correto, porém, comparando o comportamento simulado, as duas simulações apresentaram a mesma tendência de resultados. No resultado da classificação do edifício real, seus apartamentos foram classificados como B e C, resultando em um desempenho médio do edifício completo como B. Contudo, além das constatações quanto ao desempenho dos edifícios estudados, este trabalho permitiu verificar o funcionamento da simulação de ventilação natural com o modelo AirflowNetwork do EnergyPlus.
Abstract
Energy and environmental crisis requires rational energy consumption. In Brazil, electrical energy is consumed mainly in environmental conditioning of buildings. In residential sector, natural ventilation strategies offer great potential for thermal comfort, contributing in energy savings to avoid the use of artificial conditioning. This work aims to evaluate the natural ventilation and thermal performance of vertical apartment building as a contribution to understanding this potential. The EnergyPlus simulation with AirflowNetwork model was used to evaluations, and the climate at Campo Grande city was adopted. For the development of this evaluation were studied concepts about discharge coefficients, crack airflow coefficients and exponents, wind pressure coefficient and nearby roughness. As well as were studied the basics of calculation methods of ventilation rates and air infiltration in buildings. To identify the influence of these parameters variation in thermal performance were carried parametric simulations with a referential building model with regard to each coefficient to assess the influence of the parameters variation in the rates of ventilation and cooling degree hour. After this, a real building was evaluated transposing restrictions of each coefficient determination. The real building studied is a sample of a common typology of apartment building in Campo Grande city, with four apartments by floor and plant with the "H" format. The real building was assessed by two different methods: a standard simulation, embracing all default parameters indicated by EnergyPlus, and Advanced simulation with more detailed ventilation parameters. In the assessment of the real building thermal performance, their apartments and rooms were analysed through a range of cooling degrees hour of external air temperature, categorizing your performance between "A" and "E". In parametric analysis of referential model, the discharge coefficient was most influenced parameter in thermal performance of cooling degrees hour and the crack airflow coefficients and exponents parameter and the different methods of obtaining wind pressure coefficients have less influence in thermal performance results. Between standard and advanced simulation of real building could not conclude which results is the correct, however, comparing the simulated behavior, the two simulations trend to the same results. In the result of real building classification, their apartments were classified as "B" and "C", resulting in a building average performance as "B". However, in addition to the findings in the studied buildings performance, this work enabled verifies the operation of EnergyPlus simulation with natural ventilation by AirflowNetwork model.
