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DEPARTAMENTO DE

ENGENHARIA MECÂNICA

AAVVAALLIIAAÇÇÃÃOO DDOOSS CCAAUUDDAAIISS DDEE AARR NNOOVVOO

GGAARRAANNTTIIDDOOSS PPOORR SSIISSTTEEMMAASS DDEE VVEENNTTIILLAAÇÇÃÃOO

NNAATTUURRAALL OOUU HHÍÍBBRRIIDDAA EEMM EEDDIIFFÍÍCCIIOOSS

EESSCCOOLLAARREESS

Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica na Especialidade de Energia e Ambiente

Autor

Edna de Jesus Moreno Cardoso

Orientador

Professor Doutor Manuel Carlos Gameiro da Silva

Júri

Presidente Professor Doutor José Joaquim da Costa

Professor Auxiliar da Universidade de Coimbra

Vogal

Professor Doutor Manuel Carlos Gameiro da Silva

Professor Associado com Agregação da Universidade de Coimbra

Professor Doutor Adélio Manuel Rodrigues Gaspar

Professor Auxiliar da Universidade de Coimbra

Coimbra, Julho, 2010

Os trabalhos escolares são provas para o carácter, não para a inteligência. Quer

se trate de ortografia, de poesia ou de cálculo, está sempre em causa aprender a querer.

Alain, em Les Idées et les Âges, 1927.

Aos meus pais.

Ventilação Natural em Escolas Agradecimentos

Edna de Jesus Moreno Cardoso i

AGRADECIMENTOS

O trabalho que aqui se apresenta só foi possível graças à colaboração e apoio

de algumas pessoas, às quais não posso deixar de prestar o meu reconhecimento.

Ao meu orientador, Professor Doutor Manuel Carlos Gameiro da Silva, pelo

incentivo, dedicação e orientação deste trabalho.

Aos meus pais pelo apoio incondicional que me puderam oferecer.

Aos meus irmãos pelo incentivo.

Aos professores do curso de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica, em

especial ao professor Doutor António Gameiro Lopes, pela disponibilidade em tirarem as

minhas dúvidas em programação e ao professor Doutor Adélio Gaspar, pela ajuda e

disponibilidade na abordagem da ventilação natural.

À Drª Nilza Xavier pelo carinho e apoio demonstrados e à Directora da Escola

Martim de Freitas pela sua disponibilidade em permitir a realização das Campanhas de

medições de CO2.

À colega Luísa Dias, pela gentileza e ajuda na realização das campanhas de

monitorização de CO2.

Ao Engenheiro Mário Mateus pela atenção e disponibilidade no fornecimento

dos dados meteorológicos.

À Drª Isabel França, Drª Anabela Reis e à Drª Sara Almeida pela simpatia e

atenção.

Aos meus amigos Lauro, Sara, Wladmir e Arlindo pelo apoio e motivação.

Por fim, não posso deixar de agradecer, a todas as pessoas que, embora não

estejam mencionadas, sempre me apoiaram e foram muito importantes para a

concretização dos meus objectivos. Sem elas, nada disto teria sido possível.

Ventilação Natural em Escolas Resumo

Edna de Jesus Moreno Cardoso ii

RESUMO

O cumprimento dos caudais de referência impostos pela nova situação

regulamentar contribui para custos de energia elevados em edifícios escolares. Daí a

importância de fazer um estudo aprofundado de como a ventilação natural ou híbrida pode

contribuir para reduzir esses custos.

É neste âmbito que se enquadra o presente trabalho, cujo objectivo é a

avaliação dos caudais de ar novo garantidos por sistemas de ventilação natural ou híbrida

em edifícios escolares.

Avaliou-se a contribuição da ventilação natural para o caudal de ar novo.

Fez-se uma análise dos modelos que descrevem a ventilação natural que

permitem obter uma estimativa da área das aberturas nas fachadas, a partir de cada

estratégia da mesma (efeito da diferença de temperaturas, do vento e da sua acção

conjunta).

Apresentam-se duas metodologias de estimativa das áreas das aberturas nas

fachadas do edifício, através da ventilação natural. A primeira consiste na utilização de

uma ferramenta de cálculo simplificado ClassVent, disponibilizada no regulamento de

ventilação para edifícios escolares aos projectistas ingleses, BB101 (Building Bulletin

101). Na segunda recorre-se a um modelo empírico (The Britsh Standard Method), para

desenvolver um software simplificado (Ventilação Natural), que foi elaborado em

linguagem Visual Basic pela autora.

Palavras-chave: Ventilação natural, Ventilação híbrida, Building Bulletin 101, Conforto ambiental interior, Eficiência energética.

Ventilação Natural em Escolas Abstract

Edna de Jesus Moreno Cardoso iii

Abstract

With the compliance with the reference flow rates imposed by the new

regulatory situation, school buildings are presenting higher energy costs. Therefore, it is

important to study how natural or hybrid ventilation can help reducing costs.

In this context the objective of this study is to evaluate the fresh air flow rate of

new air systems assured by hybrid or natural ventilation in school buildings. It was

evaluated the contribution of natural ventilation for the new air flow rate and analysed the

models that describe the natural ventilation which can obtain an estimate of openings in

facades, depending on each strategy is chosen (temperature, wind and their joint action).

It is presented two methodologies that estimate the areas of openings in the

building facades by natural ventilation. The first consists on using a simplified calculation

tool named ClassVent, available on school buildings ventilation regulation to British

designers, BB101 (Building Bulletin 101). The second methodology uses an empirical

model (The British Standard Method), to develop simplified software (Natural Ventilation)

in Visual Basic language.

Keywords Natural ventilation, Hybrid ventilation, Building Bulletin 101, Indoor environmental comfort (IEQ), Energy efficiency.

Ventilação Natural em Escolas Índice

Edna de Jesus Moreno Cardoso iv

Índice

Agradecimentos ...................................................................................................................... i Resumo .................................................................................................................................. ii Índice de Figuras ................................................................................................................... v Índice de Tabelas ................................................................................................................. vii

Siglas .............................................................................................................................. viii

Capítulo1- Introdução .................................................................................................................... 1 1.1. Aspectos Gerais e Regulamentação ........................................................................ 1 1.2. Eficiência Energética .............................................................................................. 4

1.3. Conforto Ambiental Interior ................................................................................... 4 1.3.1. Ambiente Térmico ........................................................................................... 5 1.3.2. Qualidade do Ar Interior.................................................................................. 5

1.4. Estrutura da Dissertação ......................................................................................... 7

Capítulo2- Ventilação. .................................................................................................................... 8 2.1. Ventilação Híbrida .................................................................................................. 8

2.2. Infiltração ................................................................................................................ 9 Capítulo3- Princípio de Ventilação Natural.............................................................................. 10

3.1. Estratégias de ventilação natural em edifícios escolares ...................................... 10

3.1.1. Ventilação Natural Unilateral ........................................................................ 11

3.1.2. Ventilação Natural Cruzada........................................................................... 11 3.1.3. Efeito de Chaminé ......................................................................................... 12 3.1.4. Ventiladores Passivos .................................................................................... 12

Capítulo4- Modelos simplificados de simulação e cálculo. .................................................... 13 4.1. Ferramenta de cálculo ClassVent ......................................................................... 13

4.2. Modelo de Cálculo Simplificado do Efeito da Ventilação Natural ...................... 15 Capítulo5- Caso prático . ............................................................................................................. 17

5.1. Descrição da sala .................................................................................................. 17 5.2. Modelo para a evolução temporal da concentração de um poluente numa sala uni-

zona 19

5.2.1. Apresentação e Discussão de Resultados ...................................................... 22

5.2.2. Descrição das medições ................................................................................. 26 Capítulo6- Conclusões. ................................................................................................................. 36 Referências bibliográficas ................................................................................................... 38

Anexo A - Manual de utilização do programa ventilação natural ....................................... 40 Utilização do Programa ................................................................................................... 44 Principais elementos da interface gráfica ........................................................................ 45 Interface gráfica do programa.......................................................................................... 45

Cálculo do ΔCp .................................................................................................................... 49

Anexo B - Outros resultados obtidos ................................................................................... 53 Anexo C - ClassVent ........................................................................................................... 57

Ventilação Natural em Escolas Índice de Figuras

Edna de Jesus Moreno Cardoso v

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 - Energia final consumida em cada sector em Portugal. ...................................... 2

Figura 1.2 - Origem dos problemas da qualidade do ar interior. ........................................... 6

Figura 2.1 - Sistema de ventilação híbrida. ........................................................................... 8

Figura 2.2 - Diferentes tipos de frinchas no edifício. ............................................................ 9

Figura 3.1 - Sistemas de ventilação natural. ........................................................................ 10

Figura 3.2 - Efeito de chaminé. ........................................................................................... 12

Figura 4.1 - Interface gráfica do software ClassVent. ......................................................... 13

Figura 4.2 - As diferentes estratégias de ventilação natural utilizada no programa

ClassVent. ............................................................................................................................ 14

Figura 4.3 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação simples. ....... 16

Figura 4.4 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação cruzada. ....... 16

Figura 5.1 - A localização da sala, onde foram feitas as campanhas de medições. ............. 17

Figura 5.2 - Fotografia do interior da sala 11 do bloco A, onde foram feitas as medições. 18

Figura 5.4 - Ventilação simples: Efeito da diferença da temperatura, a partir dos programas

ClassVent e Ventilação Natural. .......................................................................................... 22

Figura 5.5 - Ventilação simples: Efeito do vento, a partir dos programas ClassVent e

Ventilação Natural. .............................................................................................................. 23

Figura 5.6 - Ventilação simples: Efeito da diferença da temperatura, para temperaturas

exteriores inferiores a 20 °C, a partir do programa Ventilação Natural. ............................. 24

Figura 5.7 - Ventilação simples: Efeito da diferença da temperatura, para temperaturas

exteriores superiores a 20 °C, a partir do programa Ventilação Natural. ............................ 24

Figura 5.8 - Ventilação simples: Efeito do vento, a partir do programa Ventilação Natural.

............................................................................................................................................. 25

Figura 5.9 - Ventilação simples: Efeito conjugado do vento e da diferença de temperatura.

Cálculo efectuado com o programa ClasssVent .................................................................. 25

Figura 5.10 - Painel frontal do monitor, modelo PS32. ....................................................... 27

Figura 5.11 - Estação meteorológica. .................................................................................. 27

Figura 5.12 - Painel do weather station modelo W-8681. ................................................... 28

Figura 5.13 - Evolução temporal da concentração de CO2 e número de ocupantes na sala de

aula, no dia 11/2/2010. ........................................................................................................ 29

Figura 5.14 - Decaimento da concentração de CO2 no dia 11/2/2010. ............................... 29

Figura 5.15 - Ajustamento exponencial no período das 10:10 às 12:00 horas do dia

11/2/2010. ............................................................................................................................ 31

Figura 5.16 - Ajustamento linear no período das 10:10 às 12:00 horas do dia 11/2/2010. . 31

Figura 8.1 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação simples. ....... 43

Figura 8.2 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação cruzada. ....... 43

Figura 8.3 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Manual de utilização. .... 45

Figura 8.4 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação simples com

efeito do vento. Cálculo do Caudal de Ar Novo.................................................................. 46


efeito do vento. Cálculo da Área de Abertura na Fachada. ................................................. 46

Ventilação Natural em Escolas Índice de Figuras

Edna de Jesus Moreno Cardoso vi


efeito da diferença da temperatura com duas aberturas. Cálculo do Caudal de Ar Novo. .. 47


efeito da diferença da temperatura com duas aberturas. Cálculo da Área de Abertura na

Fachada. ............................................................................................................................... 47


efeito da diferença da temperatura com uma aberturas. Cálculo do Caudal de Ar Novo. .. 48


efeito da diferença da temperatura com uma aberturas. Cálculo da Área de Abertura na

Fachada. ............................................................................................................................... 48

Figura 8.10 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação cruzada com

efeito do vento. Cálculo do Caudal de Ar Novo.................................................................. 49

Figura 8.11 - Cálculo do coeficiente de pressão através da DataGridView. ....................... 50

Figura 8.12 - Exemplo de ficheiro de texto: coeficiente de pressão de uma parede do tipo

normal, curta e longa respectivamente para 16 direcção do vento (A [°]) e para diferente

tipo de exposição do edifício: E - exposto, SE - semi- exposto e P - protegido. ................. 50

Figura 8.13 - Cálculo da diferença do coeficiente de pressão e caudal do ar novo. ............ 51


efeito da diferença da temperatura. Cálculo do Caudal de Ar Novo. .................................. 51


efeito do vento e da diferença da temperatura. Cálculo da Área de Abertura na Fachada. . 52


aula, no dia 26/5/2010. ........................................................................................................ 53

Figura 9.2 - Decaimento da concentração de CO2 no dia 26/5/2010. ................................. 53


aula, no dia 27/5/2010. ........................................................................................................ 55

Figura 9.4 - Decaimento da concentração de CO2 no dia 27/5/2010. ................................. 55

Figura 10.1 - Ventilação unilateral com uma abertura na fachada do edifício. ................... 57

Figura 10.2 - Ventilação unilateral com duas aberturas a cotas diferentes. ........................ 57

Figura 10.3 - Ventilação cruzada. ........................................................................................ 58

Figura 10.4 - Efeito de chaminé com vários corredores. ..................................................... 58

Figura 10.5 - Ventiladores passivos. ................................................................................... 59

Ventilação Natural em Escolas Índice de Tabelas

Edna de Jesus Moreno Cardoso vii

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1.1 - Caudais mínimos de ar novo em escolas. .......................................................... 6

Tabela 1.2 - Concentrações máximas de diferentes poluentes no interior dos edifícios. ...... 6

Tabela 5.1 - Características geométricas da sala ................................................................. 18

Tabela 5.2 - Características geométricas das janelas e da porta. ......................................... 18

Tabela 5.3 - Taxas de renovação e caudais para os períodos de decaimento do dia

11/2/2010. ............................................................................................................................ 32


26/5/2010. ............................................................................................................................ 33


27/5/2010. ............................................................................................................................ 33

Tabela 5.6 - Taxa de renovação e caudal calculados a partir do programa Ventilação

Natural. ................................................................................................................................ 34

Tabela 5.7 - Taxas de renovação e caudal calculados a partir do programa Ventilação

Natural. ................................................................................................................................ 35

Tabela 8.1 - Ventilação simples. ......................................................................................... 41

Tabela 8.2 - Ventilação cruzada. ......................................................................................... 42


26/5/2010. ............................................................................................................................ 54


27/5/2010. ............................................................................................................................ 56

Ventilação Natural em Escolas Siglas

Edna de Jesus Moreno Cardoso viii

Siglas

ADAI – Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial

CAI – Conforto Ambiental Interior

CE – Conselho Europeu

CETIAT – Centre Technique des Industries Aérauliques et Thermiques

DEM – Departamento de Engenharia Mecânica

DGEG – Direcção Geral de Energia e Geologia

EEE – Eficiência Energética nos Edifícios

ERSE – Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos

FCTUC – Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra

GEE – Gases de Efeito de Estufa

NT-SCE-02 – Nota Técnica (2009)

PMV – Predicted Mean Vote

RCCTE – Regulamento das Características do Comportamento dos Edifícios

SCE – Sistema de Certificação Energética e da Qualidade do Ar interior nos

Edifícios

RSECE – Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em

Edifícios

QAI – Qualidade do Ar Interior

UE – União Europeia

VN – Ventilação Natural

Ventilação Natural em Escolas Capítulo 1 - INTRODUÇÃO

Edna de Jesus Moreno Cardoso 1

1. INTRODUÇÃO

1.1. Aspectos Gerais e Regulamentação

Na maioria dos países desenvolvidos utilizam-se combustíveis fósseis (como o

gás natural, carvão e petróleo) na procura de energia para assegurarem as suas

necessidades energéticas.

Segundo a Direcção Geral de Energia e Geologia (DGEG), Portugal importou

em 2007 cerca de 82,9 % da energia primária de origem fóssil. Isto mostra que o país está

muito dependente do fornecimento de recursos energéticos externos.

A constante oscilação do mercado petrolífero deve-se à crise que se instalou

nos últimos anos (tendência de crescimento) nos preços do petróleo e dos seus derivados.

O equilíbrio entre a oferta e a procura de energia, para evitar a ruptura no

abastecimento da mesma, devido ao aumento do consumo nos diferentes sectores e ao

aumento das emissões de gases de efeito de estufa, levaram muitos países desenvolvidos a

tomar diferentes medidas de conservação de energia e a subscreveram o Protocolo de

Quioto (tratado internacional com compromissos mais rígidos da emissão dos gases que

agravam o efeito de estufa).

Apresenta-se na figura seguinte, o consumo dos principais sectores de

actividade económica relativamente ao consumo de energia final.

Em 2007, foi de 29,2 % na Indústria, 36,4 % nos Transportes, 17,1 % no

Doméstico, 12,2 % nos Serviços e 5,1 % nos outros sectores (onde se inclui a Agricultura,

Pescas, Construção e Obras Públicas), (DGEG, 2007).



Figura 1.1 - Energia final consumida em cada sector em Portugal.

Fonte: DGEG, 2007.

Os edifícios são responsáveis por 40 % do consumo de energia e 36 % das

emissões de CO2. O desempenho energético dos edifícios é fundamental para atingir os

objectivos do Clima e da Energia da UE, nomeadamente a redução de 20 % das emissões

de gases com efeito de estufa e uma poupança energética de 20% até 2020, (CE, 2010).

Melhorar o desempenho energético dos edifícios é uma forma rentável de

combater as alterações climáticas e melhorar a segurança energética, além de criar

oportunidades de emprego, particularmente no sector da construção (CE, 2010)

A nova legislação sobre a eficiência energética dos edifícios, que transpôs a

Directiva comunitária n.º 2002/91/CE, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 16 de

Dezembro, relativa ao desempenho energético dos edifícios, estabeleceu novos

regulamentos para os sistemas energéticos e de climatização nos edifícios (RSECE) e para

as características de comportamento térmico dos edifícios (RCCTE), bem como a criação

do sistema de certificação energética e qualidade do ar interior dos edifícios (SCE),

(DGEG, Janeiro de 2010).

A nível internacional, ao abrigo do Protocolo de Quioto e do compromisso

comunitário de partilha de responsabilidades, Portugal assumiu o compromisso de limitar o

aumento das suas emissões de gases de efeito de estufa (GEE) em 27% no período de

2008-2012 relativamente aos valores de 1990, (ERSE, 2009).

A directiva relativa ao desempenho energético dos edifícios (2002/91/CE) é o

principal instrumento legislativo a nível da UE para melhorar o desempenho energético dos

edifícios. Nos termos desta directiva, os Estados-Membros devem aplicar os requisitos

mínimos no que respeita ao desempenho energético dos edifícios novos e nos já existentes,



assegurar a certificação do seu desempenho energético e exigir a inspecção regular de

caldeiras e sistemas de ar condicionado nos edifícios, (CE, 2010).

No caso dos edifícios de serviços, aplica-se em Portugal o RSECE-QAI que

estabelece os requisitos em termos de eficiência energética e da qualidade do ar interior a

que eles devem obedecer. A aplicação do RSECE aos edifícios escolares, nomeadamente

nas situações de requalificação decorrentes do programa existente de recuperação, tem

levado a um aumento muito significativo das potências instaladas, principalmente devido

aos novos sistemas de ventilação e climatização. Assim, é importante analisar os diferentes

contributos que estratégias de ventilação menos consumidoras de energia, nomeadamente a

Ventilação Natural (VN) podem dar para a melhoria da eficiência energética destes

edifícios.

A VN é a movimentação do ar interior recorrendo a forças naturais

(provenientes de um diferencial de pressão promovido por dois processos físicos: eólico e

térmico). A sua eficiência dependerá de como for utilizado o sistema da ventilação natural,

cuja eficiência depende de factores como a localização do edifício, o regime dos ventos, as

condições térmicas, o tipo, o tamanho e a posição das aberturas nas fachadas no mesmo.

A VN além de contribuir para o arrefecimento do ar, promove a diluição e

remoção de poluentes, assegurando uma boa qualidade do ambiente interior,

proporcionando mais conforto aos ocupantes ajudando também a reduzir os custos

energéticos e, consequentemente, a redução da poluição do ambiente exterior.

Para arejar um espaço, pode-se recorrer à ventilação mecânica (utilização de

ventiladores) ou à ventilação híbrida (combinação da ventilação natural e mecânica). Na

ventilação híbrida, o caudal de ar novo é assegurado pela VN, sempre que as condições

climatéricas o permitam e pode-se recorrer à ventilação mecânica quando o caudal de ar

novo for insuficiente para garantir um nível aceitável da qualidade do ambiente interior.

Actualmente, a ventilação natural é menos utilizada nos edifícios de serviços

do que a ventilação mecânica, daí haver um número reduzido de modelos de cálculos

simplificados para avaliar a contribuição da ventilação natural nos edifícios.

Assim sendo, é necessária uma abordagem teórica em relação aos factores

relacionados com as diferentes estratégias naturais, visto que a utilização da ventilação

mecânica não contribui para um desenvolvimento sustentável (aumento de custo energético



e impacto ambiental), promovendo o aumento da síndrome de edifício doente (falta de

manutenção).

Neste trabalho avaliam-se os caudais de ar novo através da ventilação natural

(simples e cruzada) ou híbrida em edifícios escolares. Esta avaliação é feita através de um

caso prático (monitorização das concentrações de CO2 numa das salas de aula da Escola

Básica 2/3 Martim de Freitas em Coimbra), e através de dois programas de cálculo

simplificado: a ClassVent e pelo programa Ventilação Natural (desenvolvida pela autora).

1.2. Eficiência Energética

O consumo de energia no sector de edifícios tem aumentado, quer nos serviços,

quer nas habitações. A procura de uma melhoria contínua da qualidade do ambiente

interior, traduz-se num elevado consumo dos recursos energéticos, consequentemente no

aumento da poluição ambiental. O desenvolvimento sustentável, através da qualidade do

ambiente interior nos edifícios, levou à preocupação da utilização racional de energia e

uma melhor gestão da poluição ambiental no sector de edifícios.

Porém, há que ter em atenção a saúde dos ocupantes do edifício, garantindo a

qualidade do ar interior, tendo em conta a concentração dos gases, microrganismos e de

poeiras.

1.3. Conforto Ambiental Interior

A Conforto do Ambiente Interior (CAI) refere-se a todos os factores

ambientais, tais como: a qualidade do ar interior (QAI), o ambiente térmico, o ruído, as

vibrações, a iluminação e os aspectos ergonómicos. Estes factores afectam a qualidade de

vida (saúde e o bem-estar) dos ocupantes no interior de edifícios.

O ambiente interior de um edifício pode ser influenciado por produtos

químicos, biológicos e físicos que podem ser provenientes de actividades de ocupação, dos

materiais de construção ou da temperatura ambiente.



1.3.1. Ambiente Térmico

Um ambiente térmico saudável é o resultado do controlo simultâneo da

temperatura, humidade e renovação do ar num dado espaço. Uma temperatura excessiva

constitui um factor de "stress" para o organismo humano, originando perturbações físicas e

psicológicas.

O conforto térmico é, em linhas gerais, obtido por trocas térmicas que

dependem de vários factores, ambientais ou pessoais.

O balanço térmico do corpo humano e sua resposta fisiológica dependem da

produção de calor metabólico, dos valores de factores ambientais (velocidade do vento,

temperatura do ar, humidade relativa e temperatura média radiante) e do tipo de vestuário

que se usar. Existem vários índices utilizados para definir o grau de conforto ou

desconforto térmico sentido pelas pessoas, sendo os mais utilizados o PMV e o PPD.

O cálculo do índice PMV (Predicted Mean Vote) é baseado num método mais

generalizado, utilizado para avaliar e definir o conforto térmico. Este método foi

desenvolvido por Fanger (1972) e adaptado na Norma ISO 7730. O índice PMV integra no

seu cálculo um modelo da percepção sensorial humana que transforma o balanço térmico

do corpo humano num valor da votação média previsível das pessoas numa escala de

conforto.

1.3.2. Qualidade do Ar Interior

A renovação de ar é a forma mais simples de garantir a diluição e remoção de

poluentes no interior de um edifício. Uma fraca qualidade do ar interior existente pode

levar a que os ocupantes do edifício venham a apresentar problemas de saúde, tais como: a

irritação dos olhos, stress, dores de cabeça e um mau desempenho dos mesmos. Nas duas

tabelas seguintes, apresentam-se os valores mínimos de caudais de ar novo em escolas e as

concentrações máximas de diferentes poluentes no interior dos edifícios, respectivamente.

Na figura 1.2, apresentam-se as diferentes fontes de poluição que estão ligadas aos

problemas da qualidade do ar interior.



Tabela 1.1 - Caudais mínimos de ar novo em escolas.

Espaço

Salas de aula 30

Laboratórios 35

Auditórios 30

Bibliotecas 30

Bares 35

Salas de preparação de refeições 30

Salas de refeições 35 Fonte: RSECE, 2006.

Tabela 1.2 - Concentrações máximas de diferentes poluentes no interior dos edifícios.

Fonte: Anexo II da NT-SCE-02.

Figura 1.2 - Origem dos problemas da qualidade do ar interior. Fonte: Guia de concepção – (CETIAT, 2001).



1.4. Estrutura da Dissertação

A presente dissertação é constituída por 6 capítulos e encontra-se organizada

da seguinte forma:

No capítulo 1 são referidos os aspectos gerais e regulamentação, a Ventilação

Natural, bem como a abordagem da Eficiência Energética para o desenvolvimento

sustentável e a Qualidade do Ambiente Interior.

No capítulo 2 faz-se uma abordagem teórica da Ventilação Natural, Híbrida e

da Infiltração de um edifício.

No capítulo 3 faz-se uma abordagem teórica das diferentes estratégias da

Ventilação Natural em edifícios escolares.

No capítulo 4 apresentam-se modelos simplificados de simulação e cálculo de

caudais de ar novo através das diferentes estratégias de Ventilação Natural.

No capítulo 5 faz-se apresentação e discussão de resultados obtidos.

Finalizando, no capítulo 6 são contempladas as principais conclusões.

Ventilação Natural em Escolas Capítulo 2 - ventilação


2. VENTILAÇÃO

A ventilação natural (VN) promove o arrefecimento e a renovação do ar

(diluição e remoção dos poluentes), necessário para manter um nível aceitável da qualidade

do ambiente interior, sempre que as condições exteriores (o ruído, a poluição e as

condições climatéricas do ar exterior) o permitam. Uma boa qualidade do ambiente interior

proporciona melhor conforto aos ocupantes, e, consequentemente, uma melhor

produtividade dos mesmos.

A VN pode contribuir também para a redução da síndrome de edifício doente e

dos custos energéticos associados à climatização dos edifícios.

2.1. Ventilação Híbrida

A ventilação híbrida é a combinação da ventilação natural e da mecânica.

Esta utiliza a ventilação natural que consiste na renovação de um ar por outro,

sempre que as condições exteriores o permitam. Quando o caudal promovido pela

ventilação natural não for suficiente para garantir uma boa qualidade interior, recorre-se à

ventilação mecânica. Na figura seguinte, apresentam-se os diferentes sistemas de

ventilação híbrida.

Figura 2.1 - Sistema de ventilação híbrida.

Fonte: World Health Organization, 2009.

Ventilação Natural em Escolas Capítulo 2 - ventilação


2.2. Infiltração

Infiltração é um processo pelo qual o ar não controlado atravessa as paredes de

um compartimento, através das aberturas não intencionais (todos os tipos de frinchas)

existentes nas envolventes dos edifícios.

Figura 2.2 - Diferentes tipos de frinchas no edifício.

Fonte: Awbi, 2003.

Ventilação Natural em Escolas Capítulo 3 - Princípio de Ventilação Natural


3. PRINCÍPIO DE VENTILAÇÃO NATURAL

Para uma determinada configuração de abertura e dependendo do tipo de

estratégia de ventilação natural, a taxa de renovação de ar varia de acordo com as forças de

indução dos escoamentos, em que são predominantes: o vento atmosférico, a diferença de

temperatura do ar, entre o interior e o exterior dos edifícios ou a conjugação de ambas.

A ventilação natural é gerada através de um diferencial de pressões, promovida

pela acção do vento (causado pela conversão da energia cinética do vento em pressão

estática) e pela diferença da temperatura do ar interior e exterior (promovendo a diferença

de densidade do ar). O projecto de sistemas de ventilação natural tem interesse em

aproveitar essas forças através do dimensionamento cuidadoso e do posicionamento

correcto das aberturas nas envolventes do edifício.

3.1. Estratégias de ventilação natural em edifícios escolares

Podem-se utilizar três estratégias de ventilação em edifícios escolares: a

ventilação mecânica, a ventilação natural ou a ventilação híbrida (conjugação das duas

anteriores). A ventilação natural pode ser considerada como simples (as entradas e saídas

ficam localizadas só de um lado), cruzada, com efeito de chaminé ou baseada em

ventiladores passivos.

Figura 3.1 - Sistemas de ventilação natural. Fonte: World Health Organization, 2009.



3.1.1. Ventilação Natural Unilateral

A ventilação unilateral (simples) ocorre quando o fluxo de ar é admitido e

expelido do compartimento pela mesma parede. Na ventilação unilateral o fluxo de

impulsão térmica é importante enquanto a influência do vento não for tão importante.

As possíveis soluções de ventilação unilateral são classificadas em dois grupos:

Ventilação unilateral com abertura ao mesmo nível.

Ventilação unilateral com abertura a níveis diferentes.

Em ambos os casos, o fluxo do ar é devido à diferença de temperatura

ambiente entre o interior e exterior. Quando a temperatura interior é maior que a exterior, o

ar frio entra a partir da parte mais baixa da abertura enquanto o ar quente, sai através do

nível mais alto da mesma. O sentido do fluxo é invertido quando a temperatura exterior é

maior que a interior.

Ventilação unilateral com abertura ao mesmo nível

A diferença de temperatura entre o ambiente interior e exterior cria uma

diferença de pressão que promove o fluxo de ar através das aberturas.

Ventilação unilateral com abertura a níveis diferentes

A diferença de temperatura entre o ambiente interior e exterior cria uma

diferença de densidade que produz a diferença de pressão e promove o fluxo de ar através

das aberturas.

3.1.2. Ventilação Natural Cruzada

A ventilação cruzada corresponde à situação em que o escoamento é admitido

por um dos lados e atravessa o compartimento ou o edifício, para ser expelido pelo lado

oposto. O fluxo de ar depende directamente da diferença de pressão nas aberturas, daí a

dificuldade de prever a sua magnitude devido às incertezas nos coeficientes de pressão nas

mesmas.



3.1.3. Efeito de Chaminé

O efeito de chaminé é causado pelo diferencial de pressão promovido apenas

pela diferença de temperatura entre o ar interior e o ar exterior. Os ganhos de calor no

edifício, através da ocupação, equipamento, iluminação e ganhos solares provocam a

subida de temperatura do ar interior. A tendência do ar aquecido é de ascender para pontos

mais elevados, promovendo uma depressão nas zonas de onde saiu. O ar aquecido será

expelido na abertura mais elevada e o ar frio entrará na abertura mais baixa do

compartimento.

Figura 3.2 - Efeito de chaminé.

Fonte: World Health Organization, 2009.

3.1.4. Ventiladores Passivos

Ventiladores passivos, também conhecidos como colectores de vento, são uma

forma extremamente eficiente para arejar os espaços sem consumos de energia eléctrica.

Quando devidamente aplicados, são bons métodos para a manutenção da qualidade do ar.

Os ventiladores passivos são um elemento importante de controlo de sistemas de

ventilação natural, especialmente nas residências.

Estes são normalmente constituídos por condutas verticais que penetram nas

divisões do edifício no nível da cota máxima e terminam acima do nível do telhado. O seu

objectivo é aumentar a diferença de temperatura ou o fluxo de ar conduzido. O ideal seria

que a abertura do telhado, sujeita à acção do vento, provocasse uma pressão de sucção, de

modo que o fluxo de ar fosse reforçado pela acção do mesmo.

Ventilação Natural em Escolas Capítulo 4 - Modelos Simplificados de Simulação e Cálculo


4. MODELOS SIMPLIFICADOS DE SIMULAÇÃO E CÁLCULO

4.1. Ferramenta de cálculo ClassVent

O programa de simulação ClassVent é uma ferramenta informática

disponibilizada aos projectistas britânicos para os auxiliar nos seus projectos, através do

site sobre o código de cálculo relativo à ventilação nos edifícios escolares, o Building

Buletin 101. É uma folha de cálculo, desenvolvida em Excel, de fácil utilização, que

permite o dimensionamento das aberturas nas fachadas necessárias para o cumprimento

dos requisitos de ventilação das salas de aula em edifícios escolares, em termos do caudal

de ar novo. Na figura seguinte apresenta-se a interface gráfica do menu principal do

programa ClassVent.

Figura 4.1 - Interface gráfica do software ClassVent.



O programa pode considerar, em opção, diferentes estratégias de ventilação,

que se descrevem sucintamente na figura seguinte.

Ventilação unilateral com uma abertura

Ventilação unilateral com aberturas em cotas

diferentes

Ventilação cruzada

Efeito de chaminé com um corredor

Efeito de chaminé com vários corredores

Ventiladores passivos

Figura 4.2 - As diferentes estratégias de ventilação natural utilizada no programa ClassVent.



4.2. Modelo de Cálculo Simplificado do Efeito da Ventilação Natural

O programa Ventilação Natural é um modelo de cálculo simplificado

elaborado pela autora para o dimensionamento de sistemas de ventilação natural utilizados

para garantir a renovação de ar de uma sala. Os algoritmos de cálculo utilizados baseiam-

se no modelo empírico proposto pelas British Standards (ver Santamouris, M. et al 1998).

Este permite a realização de cálculos para duas situações diferentes: ventilação só de um

lado (ventilação simples) e ventilação cruzada. Este método assume que o fluxo de ar que

atravessa o edifício é bidireccional e ignora todas as divisórias internas. O programa

Ventilação Natural foi baseado neste método, cuja descrição detalhada se encontra no

Anexo A.

Para a ventilação simples, o programa permite calcular quer o caudal de ar

novo quer a área das aberturas nas fachadas, o que proporciona um melhor entendimento

da contribuição da ventilação natural para diferentes situações: efeito do vento, efeito da

diferença de temperatura com uma e duas aberturas.

O programa também permite calcular o caudal de ar novo, para avaliar a

contribuição da ventilação cruzada para diferentes situações: apenas com o efeito do vento,

diferença da temperatura e com o efeito de ambos. Nas figuras seguintes, apresentam-se as

janelas de diálogo do programa Ventilação Natural.

Este programa é de simples utilização, encontrando-se o correspondente

manual acessível através do próprio programa. O ficheiro de instalação encontra-se

disponível em CD. Antes de utilizar o executável, o utilizador deverá copiar a pasta

Coeficiente de Pressão e guardá-la na directoria “c:\”, pois nesta se encontram os valores

dos coeficientes de pressão que são lidos a partir de um ficheiro de texto.

O programa foi validado através da simulação de algumas situações

correspondentes a ensaios experimentais realizados na Escola Martim de Freitas, em

Coimbra. Mais à frente, no presente texto, apresentam-se os resultados dos ensaios

experimentais e das correspondentes simulações.



Figura 4.3 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação simples.

Figura 4.4 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação cruzada.

Ventilação Natural em Escolas Capítulo 5 - Caso Prático


5. CASO PRÁTICO

5.1. Descrição da sala

As campanhas de medição decorreram no Bloco A da Escola EB 2/3 Martim

de Freitas, situada em Coimbra, na freguesia de Santo António dos Olivais, junto aos HUC,

Hospitais da Universidade de Coimbra. A sala de aula analisada, sala 11, situa-se no

primeiro andar, num dos cantos do edifício, tendo duas paredes exteriores, nas fachadas

expostas a Sul e a Oeste, sendo a primeira delas cega e tendo a segunda quatro janelas de

grandes dimensões. A sala tem uma lotação de 28 lugares para alunos a que acresce o lugar

do professor, mas, em média, costuma ter uma ocupação de 25 pessoas. Tem uma área de

46,24 m2 e um pé direito de 3,1 m. A porta fica situada na parede oposta às janelas. Estas

são do tipo deslizante e com caixilharias metálicas de alumínio, garantindo uma área de

abertura de cerca de 50 % da superfície envidraçada (um pouco menos de 1 m2 em cada

uma das quatro janelas).

Figura 5.1 - A localização da sala, onde foram feitas as campanhas de medições.

Fonte: Bing, 2010.



Figura 5.2 - Fotografia do interior da sala 11 do bloco A, onde foram feitas as medições.

Tabela 5.1 - Características geométricas da sala

Área Pé-direito Volume Nº de ocupantes

Sala 6,80x6,80 3,10 143,34 25/26

Tabela 5.2 - Características geométricas das janelas e da porta.

Altura Largura Área total

Janela 1,28 1,55 1,98

Porta 1,94 0,90 1,75



5.2. Modelo para a evolução temporal da

concentração de um poluente numa sala uni-zona

Considera-se um compartimento uni-zona que efectua trocas gasosas com o ar

exterior, no qual há uma fonte de poluição e onde pode funcionar um elemento purificador

de ar. Admitindo a possibilidade de deposição ou de absorção do poluente nas paredes e

restantes superfícies, pode formular-se a evolução temporal da concentração de um

poluente através da seguinte equação diferencial:

Sendo:

C, a concentração média instantânea do poluente (mg/m3)

G, a geração de poluente no interior do compartimento (mg/h)

V, o volume da sala (m3)

λv, a taxa de renovação (h-1

), i.e., o caudal de ar novo a dividir pelo volume da

sala

Cext, a concentração do poluente no ar exterior (mg/m3)

νd, a taxa de deposição do poluente (mg/h)

S, a superfície de deposição (m2)

Qac, o caudal através do purificador de ar (m3/h)

εac, a eficiência do purificador de ar (adimensional)

Figura 5.3 - Compartimento uni-zona com fonte poluente, escoamento de ventilação, deposição e

absorção do poluente nas paredes e elemento purificador de ar. Fonte: Gameiro da Silva, 2009.

(1)



Os efeitos de absorção ou deposição do poluente no interior do compartimento,

bem como os de remoção através de filtragem num sistema purificador, podem ser

considerados de forma simplificada, atenuando a intensidade da fonte emissora do valor

que lhes corresponde. Assim, para efeitos de simplificação, desprezam-se esses termos de

“aniquilação” dos poluentes, vindo:

( )V ext V

dC GC C t

dt V

Que, integrada para uma situação em que V, G, Cext e Q se mantêm constantes,

desde um instante inicial t = 0, em que a concentração inicial C0 = Cext , até ao instante

genérico t, dará:

0( ) ( ) V tequi equiC t C C C e

A concentração de equilíbrio Cequi, na equação anterior, é o valor de

concentração que ocorre quando é atingido o regime permanente, isto é, quando deixa de

haver variação de concentração. A concentração de equilíbrio obtém-se, assim, a partir da

equação 2, considerando nulo o primeiro membro (a derivada temporal da concentração):

equi ext

V

C CG

V

Que, tendo em atenção que λv = Q/V, vem:

equi extC CG

Q

A equação 3 pode ser reescrita na seguinte forma:

t

equi

equie

CC

C)t(C

0

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)



Assim, a evolução temporal da concentração de um poluente num ambiente

interior pode ser facilmente ajustada através de uma equação exponencial em ordem ao

tempo, utilizando o método dos mínimos quadrados, sendo a taxa de renovação do espaço

o valor do expoente da equação obtida.

Uma possibilidade alternativa é dada pela logaritmização da equação anterior:

tCC

C)t(Cln

equi

equi

0

Que poderá tomar a seguinte forma:

tCClnC)t(Cln equiequi 0

o que permite fazer a linearização da evolução temporal da concentração, desde

que seja representada a evolução do logaritmo do excesso de concentração relativamente à

concentração de equilíbrio, podendo o ajustamento passar a ser feito através de uma

regressão linear, sendo a taxa de renovação do espaço o simétrico do declive da recta

obtida. Este tipo de representação apresenta, relativamente ao anterior, a vantagem de

permitir uma identificação mais simples das ocorrências de mudança de regime ao longo

das séries temporais, dado que uma alteração de declive numa recta é mais fácil de

identificar do que a alteração do expoente de uma equação exponencial.

(7)

(8)



5.2.1. Apresentação e Discussão de Resultados

Começam por se apresentar os resultados de um conjunto de simulações

efectuadas para uma sala de aulas típica, utilizando as duas ferramentas de cálculo

descritas anteriormente. As condições consideradas foram as seguintes:

1. Geometria da sala: com 8 m de largura, 6 m de comprimento e 3 m de pé-direito.

2. Números de ocupantes: 25 alunos e 1 professor.

3. Temperatura interior da sala igual a 20 ºC

4. Temperatura exterior da sala T = i, com i = 6, 8, 10, …, 30 ºC

5. Velocidade do vento u = [0,5] m/s

6. Altura da abertura H = 1,50 m

Utilizaram-se os programas ClassVent e Ventilação Natural para estimar os

caudais de ar novo promovidos pela ventilação simples (através do efeito da diferença de

temperaturas e do efeito do vento). Nos gráficos seguintes, apresentam-se as áreas

necessárias de infiltração, para garantir um caudal de 8 l/s/pessoa (30 m3/h/pessoa),

calculadas em função da diferença de temperatura e da velocidade do vento,

respectivamente.

Figura 5.4 - Ventilação simples: Efeito da diferença da temperatura, a partir dos programas ClassVent e

Ventilação Natural.

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Áre

a d

e in

filt

raçã

o [m

2]

Diferença da temperatura (Ti - Te) [°C]

ClassVent - Q = 8 l/s/pessoa

Vent. Natural - Q = 8 l/s/pessoa



Figura 5.5 - Ventilação simples: Efeito do vento, a partir dos programas ClassVent e Ventilação Natural.

Os valores das áreas de infiltrações obtidos a partir do programa Ventilação

natural (VN) foram calculados para o mesmo caudal utilizado no ClassVent, de

8 l/s/pessoa (Q = 0,21m3/s), com a altura da abertura igual a 1,50 m, o coeficiente de

descarga da abertura de 0,13 (valor estimado a partir do programa VN), para uma

temperatura interior constante de 20 °C e para a temperatura exterior (parâmetro livre)

variando de 6 a 19 °C. Analogamente, obtiveram-se as restantes áreas de infiltrações para

os caudais de 4, 6, 10 e 12 l/s/pessoa, respectivamente. Nos gráficos seguintes, apresentam-

se as áreas de infiltrações através da ventilação unilateral (simples), com efeito da

diferença de temperatura com uma abertura na fachada do edifício.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5

Áre

a d

e in

filt

raçã

o [m

2]

Velocidade do vento [m/s]

ClassVent - Q = 8 l/s/pessoa

Vent. Natural - Q = 8 l/s/pessoa



Figura 5.6 - Ventilação simples: Efeito da diferença da temperatura, para temperaturas exteriores inferiores

a 20 °C, a partir do programa Ventilação Natural.

A área de infiltração aumenta com a diminuição da diferença temperatura e

com o aumento de caudal de ar novo e vice-versa.

Como o programa ClassVent não permite estimar os caudais para temperaturas

exteriores superiores a 20 ºC, desenvolveu-se o programa Ventilação Natural, um

programa genérico e mais virado para a realidade portuguesa.

Figura 5.7 - Ventilação simples: Efeito da diferença da temperatura, para temperaturas exteriores

superiores a 20 °C, a partir do programa Ventilação Natural.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Áre

a d

e in

filt

raçã

o [m

2 ]


Q = 4 l/s/pessoa

Q = 6 l/s/pessoa

Q = 8 l/s/pessoa

Q = 10 l/s/pessoa

Q =12 l/s/pessoa

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Áre

a d

e in

filt

raçã

o [m

2]


Q = 4 l/s/pessoa

Q = 6 l/s/pessoa

Q = 8 l/s/pessoa

Q = 10 l/s/pessoa

Q =12 l/s/pessoa



Nos gráficos seguintes, apresentam-se as áreas de infiltração em função da

velocidade do vento para os caudais de 4, 6, 8, 10 e 12 l/s/pessoa, respectivamente.

Figura 5.8 - Ventilação simples: Efeito do vento, a partir do programa Ventilação Natural.

A área de infiltração aumenta com o aumento de caudal e com a diminuição da

velocidade do vento.

Figura 5.9 - Ventilação simples: Efeito conjugado do vento e da diferença de temperatura. Cálculo

efectuado com o programa ClasssVent

0

5

10

15

20

25

30

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5

Áre

a d

e in

filt

raçã

o [m

2 ]

Velocidade do vento [m/s]

Q = 4 l/s/pessoa

Q = 6 l/s/pessoa

Q = 8 l/s/pessoa

Q = 10 l/s/pessoa

Q =12 l/s/pessoa

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

2,8

3

0 2 4 6 8 10 12 14

Áre

a d

e In

filt

raçã

o [

m2]

Diferença de Temperatura (Ti -Te) [ºC]

V=0 m/s

V=0,5 m/s

V=1m/s

V=1,5 m/s

V=2 m/s

V=2,5 m/s

V=3 m/s

V=3,5 m/s

V=4 m/s

V=4,5 m/s

V=5 m/s



5.2.2. Descrição das medições

Nos dias 11 de Fevereiro, 26 e 27 de Maio de 2010, efectuaram-se

monitorizações das condições ambientais na sala11, da Escola Básica 2/3 de Martim de

Freitas. Utilizou-se um equipamento de análise de condições ambientais interiores

SENSOTRON PS32 (ver na figura 5.10), para registar a temperatura do ar interior, a

humidade relativa, a pressão barométrica e a concentração de CO2. O aparelho permaneceu

na sala durante todo o período das medições. Colocou-se o aparelho de medição no centro

da sala, admitindo-se que essa localização é representativa das condições médias

verificados no compartimento. A autora permaneceu na sala durante todo o período de

registo de dados, de modo a registar o número de ocupantes e as aberturas da porta e das

janelas.

A primeira fase de monitorização teve início no dia 10/2/2010 às 17:10h e

cessou às 18:01h do dia 11/2/2010 (houve aulas das 8:30h até às 18:00h, excepto das

10:20h às 11:50h). A segunda fase de monitorização teve início às 08:11h do dia 26/5/2010

(houve aulas das 8:30h até às 13:30h e no dia 27/5/2010 (houve aulas das 8:30h até às

18:00h, excepto das 15:20h até às 16:20h)) e cessou às 08:21h no dia 28/5/2010,

completando-se assim 48 horas de medições.

Características do SENSOTRON PS32

O Indoor Air Quality Monitor é projectado para a medição e registo de

concentração de dióxido de carbono (dentro do intervalo de 0 ÷ 5000 ppm), humidade

relativa do ar (0 ÷ 100%), temperatura do ar (10 ÷ 45 ° C) e a pressão barométrica (900 ÷

1100 hPa). Pode ser alimentado autonomamente a partir de pilhas recarregáveis para

garantir um longo prazo de gravação automática (mais de 3 semanas sem carga da bateria).

Uma fonte de alimentação externa está igualmente disponível. Os valores medidos podem

ser utilizados para a determinação de parâmetros relativos ao sistema de ventilação e de ar

condicionado (taxa de renovação do ar e taxa de infiltração) Os dados gravados podem

também ser utilizados para calcular a densidade do ar e a avaliação de entalpia.



Figura 5.10 - Painel frontal do monitor, modelo PS32.

Estação meteorológica

A estação meteorológica tem sensores para a medição da direcção e velocidade

vento, da temperatura interior e exterior, pressão barométrica, da humidade relativa do ar

interior e exterior.

Figura 5.11 - Estação meteorológica.



Figura 5.12 - Painel do weather station modelo W-8681.

Com este aparelho foram obtidos os dados meteorológicos dos três dias das

campanhas de monitorização de CO2, a partir da estação meteorológica (localizada a 5 km

da escola) da ADAI, Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial, que

serviu como um dos dados de entrada para o programa Ventilação Natural.

As horas que aparecem registadas estão uma hora em avanço relativamente à

hora de Portugal. O relógio está sincronizado com uma estação de rádio que emite os dados

de um relógio atómico na Alemanha.

Avaliação da contribuição da ventilação natural, através de um caso prático

Apresenta-se seguidamente a aplicação da metodologia de cálculo, já explicada

anteriormente, com base nas equações que modelam a evolução temporal de um poluente

no interior de uma sala, para determinar por processos de regressão, as taxas de renovação

de ar a partir do tratamento dos registos temporais da concentração de CO2.

Na figura 5.13 apresenta-se a evolução temporal da concentração de dióxido de

carbono e do número de ocupantes na sala de aula. Uma primeira análise dessa figura

permite fazer a identificação dos períodos considerados convenientes para o tratamento de

dados, através da aplicação de métodos de regressão. Na figura 5.14 assinalam-se esses

períodos que correspondem a situações de decaimento decorrentes de ausência ou

diminuição da fonte ou de aumentos do caudal de ar novo por alteração das condições de

ventilação. A seguir à figura 5.14, descrevem-se mais em pormenor as circunstâncias que

caracterizam cada um dos períodos identificados.



Figura 5.13 - Evolução temporal da concentração de CO2 e número de ocupantes na sala de aula, no dia

11/2/2010.

Figura 5.14 - Decaimento da concentração de CO2 no dia 11/2/2010.

1 – Infiltração da sala, o aparelho foi colocado no final do dia (10/2/2010 às

17:10 horas) e a sala manteve-se com a porta e janelas fechadas e só começou a ser

ocupada a partir das 8:30 horas do dia 11/2/2010. Obtém-se assim a concentração exterior

aproximadamente igual a 400 ppm.

0

5

10

15

20

25

30

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

nº

de

ocu

pan

tes

Co

nce

ntr

ação

de

CO

2 [p

pm

]

Tempo [h]

Concentração de CO2

Número de ocupantes

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Co

nce

ntr

ação

de

CO

2 [p

pm

]

Tempo [h]


1

5

4

3

26



2 – Ventilação cruzada (9:48 às 10:09 horas) através da abertura da porta e uma

janela aberta (50% da área total), a sala estava ocupada por 25 pessoas.

3 – Ventilação simples (10:10 às 12:00 horas), a sala esteve desocupada e a

porta ficou aberta durante este período.

4 – A partir do meio-dia a sala manteve-se sempre ocupada tendo um intervalo

de desocupação de 20 minutos com a porta e janelas fechadas. Isso levou ao aumento da

concentração de CO2 da sala, atingido assim o seu valor máximo igual a 4601 ppm, (15:18

horas) ultrapassando consideravelmente o valor máximo de referência (984 ppm)

estipulado no RSECE. Depois teve-se um decréscimo, com a abertura da porta para

promover a mudança de turma (15:19 às 15:28 horas).

5 - Ventilação simples (15:29 às 15:41 horas), a sala estava ocupada por 25

pessoas e com a porta aberta.

6 – Ventilação simples (16:17 às 17:03 horas), a sala estava ocupada por 11

pessoas e com uma janela aberta.

Obtenção da taxa de renovação a partir monitorização das concentrações

de CO2 da sala de aula tendo a ocupação como a única fonte.

Para exemplificar o método utilizado na determinação das taxas de renovação e

dos caudais de ar novo a partir das fases de decréscimo da concentração de CO2, usa-se

seguidamente a fase 3 do gráfico da figura 5.14.



Figura 5.15 - Ajustamento exponencial no período das 10:10 às 12:00 horas do dia 11/2/2010.

Figura 5.16 - Ajustamento linear no período das 10:10 às 12:00 horas do dia 11/2/2010.

A taxa de renovação do ar, foi obtida a partir da aproximação exponencial do

gráfico da evolução temporal do excesso de concentração de CO2 da sala relativamente ao

exterior (400 ppm):

y = 693,52e-1,808x

R² = 0,9476

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2

(C -

Ce

xt) [

pp

m]

Tempo [h]


Exponencial (Concentração de CO2)

y = -1,8078x + 6,5418R² = 0,9476

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

ln(C

-C

ext

) [p

pm

]

Tempo [h]


Linear (Concentração de CO2)



Fez-se um ajustamento através de uma equação exponencial equação (3), no

período das 10:10 às 12:00 horas no dia 11/2/2010, tendo-se obtido:

Onde, conforme referido anteriormente, a taxa de renovação de ar novo na sala

corresponde ao simétrico do expoente da equação: h-1

Atendendo a que a taxa de renovação é a relação entre o caudal de ar novo e o

volume da sala, virá:

Como a sala tinha 25 ocupantes, o caudal por ocupante vem:

Sendo o caudal por lugar da sala:

Na tabela seguinte, apresentam-se os resultados obtidos através da aplicação do

método anteriormente descrito ao conjunto das situações identificadas no gráfico da figura

5.14.

Tabela 5.3 - Taxas de renovação e caudais para os períodos de decaimento do dia 11/2/2010.

Índice λ [h-1

] QTotal

[m3

/h]

Q/Ocupante

[m3

/h/pessoa]

Q/Lugar

[m3

/h/lugar]

Observação

1 0,5 72,2 8,0 2,5 Infiltração da sala

2 1,6 229,6 9,2 7,9 Ventilação Cruzada

3 1,8 259,1 10,4 8,9 Ventilação Simples





Por uma questão de economia do texto dedicado à dissertação, os gráficos

correspondentes as evoluções temporais das concentrações de CO2 nos outros dois dias

monitorizados (26 e 27 de Maio de 2010) apresentam-se no anexo B, sendo aqui

apresentadas somente as tabelas com os resultados finais.


Índice λ [h-1

] QTotal

[m3

/h]

Q/Ocupante

[m3

/h/pessoa]

Q/Lugar

[m3

/h/lugar]

Observação

1 7,5 1076 43,1 37,1 Ventilação Simples

2 10,1 1446 57,9 49,9 Ventilação Cruzada








Índice λ [h-1

] QTotal

[m3

/h]

Q/Ocupante

[m3

/h/pessoa]

Q/Lugar

[m3

/h/lugar]

Observação

1 5,4 774, 30,9 26,7 Ventilação Cruzada

2 6,8 976 39,0 33,6 Ventilação simples



5 0,7 93 3,6 3,2 Infiltração da sala

Comparação com os resultados obtidos com o programa Ventilação

Natural

Para fazer a validação do programa, fizeram-se os cálculos dos caudais de ar

para as mesmas condições da sala de aulas que foi monitorizada nos ensaios experimentais,

com o programa Ventilação Natural. A comparação dos valores obtidos na avaliação da

contribuição da ventilação natural simples com efeito da diferença de temperatura,

permitiu obter uma boa correlação, como se pode ver na tabela 5.6.



Segue, a título de exemplo a obtenção da taxa de renovação de ar novo nos

períodos das 8:53 às 9:05 do dia 26/5/2010 (índice 1 da tabela 5.4), em que a sala esteve

ocupada por 25 pessoas, com uma janela aberta (50% da área total). Na tabela seguinte,

apresentam-se os dados de entrada utilizados para estimar o caudal de ar novo, com o

programa de simulação Ventilação Natural, através da ventilação natural simples com

efeito do vento e efeito da diferença da temperatura com uma abertura.

onde

Ti é temperatura no interior da sala (medida com o aparelho PS32)

Te é temperatura exterior e V é a velocidade do vento (dados obtidos a partir da

estação meteorológica da ADAI)

O valor de Cd foi estimado a partir do programa, para o caudal real de

1076 m3/h (0,3 m

3/s), obtendo assim uma área de infiltração de 1m

2.

O caudal obtido a partir da ventilação natural simples (unilateral) com efeito do

vento:

Com este caudal vê-se claramente que a ventilação natural se deveu

principalmente ao efeito da diferença de temperatura (efeito de chaminé), uma vez que a

velocidade é menos predominante.

Tabela 5.6 - Taxa de renovação e caudal calculados a partir do programa Ventilação Natural.

Índice λ [h-1

] QTotal

[m3

/h]

Q/Ocupante

[m3

/h/pessoa]

Q/Lugar

[m3

/h/lugar]

Observação


(Efeito da ΔT)

Segue-se um outro exemplo, a obtenção de caudal de ar novo através da

ventilação cruzada no período das 10:59 às 11:10 horas do dia 26-05-2010 (índice 2 da

tabela 5.4), onde a sala esteve ocupada por 25 pessoas, com duas janelas abertas e a porta

Ti [°C] Te [°C] V [m/s] A [m2] H [m] Cd

21 25 0,3 1 1,28 0,61



aberta. Na tabela seguinte, apresentam-se os dados de entrada do programa Ventilação

Natural para o caso da ventilação cruzada com efeito conjugado do vento e da diferença da

temperatura.

Tabela 5.7 - Taxas de renovação e caudal calculados a partir do programa Ventilação Natural.

Índice λ [h-1

] QTotal

[m3

/h]

Q/Ocupante

[m3

/h/pessoa]

Q/Lugar

[m3

/h/lugar] Observação

2 10,4 1495 59,8 51,6 Ventilação cruzada

(Efeito da ΔT predominante)

Para a situação da ventilação natural simples (promovida pela abertura da porta

da sala), não se fizeram simulações, uma vez que, durante os ensaios experimentais, não

foi possível, nesta fase, monitorizar todas as grandezas necessárias nomeadamente a

temperatura e a velocidade do ar do corredor em contacto com a sala de aula.

Ti [°C] Te [°C] V [m/s] A1 = A2

[m2] A3 = A4 [m

2] Α [°] H [m] Cd

22 25 1,7 1 0,87 45 0,52 0,42

Ventilação Natural em Escolas Capítulo 6 - Conclusões


6. CONCLUSÕES

Com este trabalho pretendeu-se avaliar os caudais de ar novo que é possível

conseguir através da ventilação natural (simples e cruzada) em edifícios escolares. Esta

avaliação foi feita através de caso prático (monitorização das concentrações de CO2 na

sala 11 da Escola Básica 2/3 Martim de Freitas situada na freguesia de Santo António dos

Olivais, junto aos HUC, Hospitais da Universidade de Coimbra) em Coimbra, e através de

simulações efectuadas com dois programas de cálculo simplificado: a ferramenta

ClassVent e o programa Ventilação Natural (desenvolvido pela autora).

Conclui-se que é possível obter valores razoáveis da taxa de renovação de ar,

mesmo com velocidades de vento moderadas e diferenças de temperatura entre o exterior e

o interior não muito elevadas. Para os casos de ventilação simples, os valores típicos

alcançados no período de inverno são da ordem de 10 -13 m3/hora/pessoa, conseguindo-se

nas situações de ventilação simples e de ventilação cruzada, no período de verão, caudais

de ar novo que excedem o mínimo regulamentar actualmente em vigor (30

m3/hora/pessoa). As situações de ventilação cruzada, no caso estudado, exigem contudo a

abertura simultânea das janelas e da porta da sala.

Obtiveram-se boas correlações entre os valores resultantes da utilização do

programa de cálculo VN e as medições experimentais, para os casos da ventilação natural

simples com uma abertura (promovida apenas pela abertura das janelas (localizadas na

fachada directamente exposta ao vento) e ventilação cruzada com efeito do vento e efeito

da diferença de temperatura.

Para a situação da ventilação natural simples (promovida pela abertura da porta

da sala), não se fizeram simulações, uma vez que, durante os ensaios experimentais, não

foi possível, nesta fase, monitorizar todas as grandezas necessárias nomeadamente a

temperatura e a velocidade do ar do corredor em contacto com a sala de aula.

Foram calculadas as áreas necessárias de infiltração, para garantir um caudal de

8 l/s/pessoa (30 m3/h/pessoa), em função da diferença de temperatura e da velocidade do

Ventilação Natural em Escolas Capítulo 6 - Conclusões


vento, através do programa ClassVent, tendo sido obtidos resultados que se aproximaram

adequadamente dos valores obtidos através do programa Ventilação Natural.

O programa Ventilação Natural, para além calcular os caudais de ar novo numa

sala, permite estimar o valor do coeficiente de descarga e o efeito predominante (efeito do

vento ou da diferença de temperatura).

Para o caso da ventilação simples estima quer os caudais de ar novo, quer as

áreas das aberturas nas fachadas.

Ventilação Natural em Escolas Referências Bibliográficas


7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALLARD, F. (Ed.), (1996). “Passive Cooling of Buildings”, in James & James (Science

Publisher) Ltd, London, UK.

Awbi, Hazim (2003). “Ventilation of Buildings”, 2nd Edition. Spon Press.

Bing, (2010). “Mapa da Escola do Ensino Básico 2/3 Martim de Freitas”, acedido em

Junho de 2010, em:

http://www.worldmapfinder.com/Map_BingMap.php?ID=/Pt/Europe/Portugal/Coi

mbra.

Building Bulletin 101 – “Ventilation of School Buildings” Version 1.4 – 5th July 2006.

Conselho Europeu (2007).”Política Energética” Extracto do texto de conclusões da

Presidência – Bruxelas, 8/9 de Março de 2007.

CE – Comissão Europeia, (2010). “Eficiência Energética em Edifícios”, acedido em 2 de

Maio de 2010, em :

http://ec.europa.eu/energy/efficiency/buildings/buildings_en.htm.

CENTRE TECHNIQUE DES INDUSTRIES AÉRAULIQUES ET THERMIQUES,

(2001), “Ventilation dans les ecoles” - Guide conception.

Department for Children, Schools and Families, “Teachernet - 8505 Class Vent Vers

0702”, acedido em Fevereiro de 2010, em:

http://www.teachernet.gov.uk/docbank/index.cfm?id=9955.

DGEG – Direcção Geral de Energia e Geologia (2007), “Politicas Energética”, acedido

em Março de 2010, em http://www.dgge.pt/.

Digital Ham, (2005-2010).”Watson W-8681”, acedido em Junho de 2010, em:

http://www.digitalham.co.uk/equipment/Watson_W8681.php.

Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos (2009), “Plano de Promoção de Eficiência

no Consumo de Energia Eléctrica”. Acedido em 20 de Março de 2010, em:

http://www.erse.pt/pt/eea/planodepromocaodaeficiencianoconsumoppec/Paginas/d

efault.aspx.

ERSE Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos (2009), Acedido em Março de 2010

em: http://www.erse.pt/PT/AERSE/Paginas/default.aspx.

Gameiro, M. (2008). “Medições de Concentração de Gases”. Cursos SCE na FCTUC,

Módulo RSECE – Qualidade do Ar Interior, secção 3.4. Faculdade de Ciências e

Tecnologias da Universidade de Coimbra, Portugal.

Jim Easterbrook, (2010). “Weather station”, acedido em Junho de 2010, em:

http://www.jim-easterbrook.me.uk/weather/.

LIDDAMENT, MARTIN W (March, 1996).”A Guide to Energy Efficient Ventilation”.

http://www.worldmapfinder.com/Map_BingMap.php?ID=/Pt/Europe/Portugal/Coimbra

http://www.worldmapfinder.com/Map_BingMap.php?ID=/Pt/Europe/Portugal/Coimbra

http://www.teachernet.gov.uk/docbank/index.cfm?id=9955

http://www.erse.pt/pt/eea/planodepromocaodaeficiencianoconsumoppec/Paginas/default.aspx

http://www.erse.pt/pt/eea/planodepromocaodaeficiencianoconsumoppec/Paginas/default.aspx

http://www.jim-easterbrook.me.uk/

Ventilação Natural em Escolas Referências Bibliográficas


IEA Energy Conservation in Building & Community Systems Programme.

Nota Técnica NT-SCE-02, “Metodologia para auditorias periódicas de QAI em edifícios

de serviços existentes no âmbito do RSECE” (versão provisória, Agência para

Energia – ADENE, 2009.

RCCTE (Decreto-Lei nº80/2006), “Regulamento das Características de Comportamento

Térmico dos Edifícios”.

SANTAMAURIS, M & ASIMAKOPOLOUS “Natural ventilation in buildings: a design

handbook”, in: James & James (Science Publisher) Ltd, London, UK. pp 65, 91-

92.

Sensotron, “Indoor Air Quality Monitor” acedido em Junho de 2010, em:

http://www.sensotron.pl/e_iaqm.htm.

WHO PUBLICATION/GUIDELINES (2009).”Natural Ventilation for Infection Control

in Health”.

Ventilação Natural em Escolas Anexo A


8. ANEXO A - MANUAL DE UTILIZAÇÃO DO PROGRAMA VENTILAÇÃO NATURAL

O programa Ventilação Natural é um modelo de cálculo simplificado

elaborado para o dimensionamento de sistemas de ventilação natural utilizados para

garantir a renovação de ar de uma sala. Os algoritmos de cálculo utilizados baseiam-se no

modelo empírico proposto pela British Standards method (ver Santamouris, M. et al.,

1998). Permite a realização de cálculos para duas situações diferentes:

- ventilação simples, que ocorre quando o ar é admitido e expelido do

compartimento pela mesma parede;

- ventilação cruzada, que corresponde à situação em que o escoamento é

admitido por um dos lados e “cruza “ o compartimento, para ser expelido pelo lado oposto;

O Programa permite calcular quer o caudal de ar novo quer a área das aberturas

nas fachadas, podendo ser utilizado para diferentes configurações, conforme o tipo de

ventilação e os efeitos que estão na sua origem. Nas duas tabelas seguintes, apresentam-se

as diferentes situações contempladas no programa.

Ventilação natural – renovação do ar interior por ar novo atmosférico exterior

recorrendo apenas a aberturas na envolvente com área adequada, auto-controladas ou

regulação manual e aos mecanismos naturais do vento e das diferenças. Para uma

determinada configuração de abertura, a taxa de ventilação natural varia de acordo com os

efeitos de indução, o vento e/ou a diferença de temperaturas interior / exterior.



Tabela 8.1 - Ventilação simples.



Tabela 8.2 - Ventilação cruzada.



Figura 8.1 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação simples.

Figura 8.2 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação cruzada.



8.1. Utilização do Programa

O programa “Ventilação Natural” um software de simples utilização,

desenvolvido em linguagem Visual Basic 2008, cujos dados de entrada são os seguintes:

– Área da abertura na fachada do edifício;

– Velocidade do vento;

– Coeficiente de descarga da abertura;

– Diferença de cota entre os pontos médios da abertura;

– Aceleração da gravidade;

– Temperatura do ar interior;

– Temperatura do ar exterior;

– Diferença dos coeficientes de pressão;

O coeficiente de descarga representa a maior ou menor facilidade com que o

escoamento se dá através da abertura. É uma função da diferença de temperaturas, da

velocidade do vento, das dimensões, da geometria e do processo construtivo da abertura.

O coeficiente adimensional de pressão é um parâmetro utilizado no programa

para caracterizar a distribuição superficial de pressão em cada fachada. Representa a forma

como localmente a distribuição devida ao vento dominante é alterada pela influência de

obstruções e acidentes geométricos. O seu valor muda de acordo com a direcção do vento,

a orientação da superfície de construção e da topografia e a rugosidade do terreno na

direcção do vento.



8.2. Principais elementos da interface gráfica

Os botões ComboBox permitem fazer uma selecção entre uma lista de valores possíveis,

ou, em alguns casos, alterar o próprio valor já seleccionado.

Os Botões OptionButton permitem fazer uma escolha entre várias.

O Radiobutton aparece activado por defeito, e é desactivado quando for efectuado o

cálculo da área (quanto estiver a introduzir o valor do caudal para calcular a área, logo o

botão Calcular área fica activado).

8.3. Interface gráfica do programa

Figura 8.3 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Manual de utilização.

O programa Ventilação Natural

tem incorporado o seu manual

de utilização, apresenta um

ficheiro em pdf, no campo

“Ajuda” - Manual de Utilização.



Figura 8.4 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação simples com efeito do vento.

Cálculo do Caudal de Ar Novo.

Figura 8.5 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação simples com efeito do vento.

Cálculo da Área de Abertura na Fachada.

Parâmetros de entrada:

Q, V

Parâmetros de saída:

A


A, V


Q



Figura 8.6 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação simples com efeito da diferença da temperatura com duas aberturas. Cálculo do Caudal de Ar Novo.

Figura 8.7 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação simples com efeito da diferença

da temperatura com duas aberturas. Cálculo da Área de Abertura na Fachada.


A1, A2, H1, Ti, Te, Cd


Q,


Q, , H1, Ti, Te, Cd


A1, A2




da temperatura com uma aberturas. Cálculo do Caudal de Ar Novo.


da temperatura com uma aberturas. Cálculo da Área de Abertura na Fachada.


A, H2, Ti, Te, Cd


Q


Q, H2, Ti, Te, Cd


A



Figura 8.10 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação cruzada com efeito do vento.

Cálculo do Caudal de Ar Novo.

8.3.1. Cálculo do ΔCp


V, Cd, ΔCp, A1, A2,A3, A4,H2


Q

O valor da diferença dos

coeficientes de pressão pode

ser introduzido pelo utilizador

no campo ΔCp ou pode ser

calculado a partir do campo

Geometria da sala.

Introduzidos os parâmetros de

entrada:

V, Cd, A1, A2,A3, A4,H2

No campo Geometria da sala,

escolher Tipo de parede

(Normal, Curta ou longa) e

Tipo de exposição (Exposto,

Semi-exposto ou Protegido)

de seguida apresentará os

valores dos coeficientes de

pressão na DataGridView (ver

na figura 8.11).



Figura 8.11 - Cálculo do coeficiente de pressão através da DataGridView.

Os valores dos coeficientes de pressão são lidos a partir de um ficheiro de texto

(ver na figura 8.12), que deverá estar na directoria “c:\Coeficiente de Pressão” (contém três

ficheiros de texto para cada relação de aspecto da fachada, tendo em conta a razão entre o

comprimento e a altura, que ser considerado como 1:1, 1:2 e 2:1 a que correspondem

respectivamente os ficheiros auxiliares “Parede normal.txt”, “Parede curta.txt”, e “Parede

longa.txt”).É também tida em conta a exposição do edifício ao vento, sendo consideradas

as situações em que o mesmo está em campo aberto (exposto), semi-exposto ou protegido.

Finalmente, para calcular o caudal de ar novo (Q [m3/s]), o utilizador escolhe a direcção do

vento. Também aparecem os valores de coeficiente de pressão nos campos Cp1 e Cp2

respectivamente e obtém-se assim a diferença de pressão no campo ΔCp (ver na figura

8.13).

Figura 8.12 - Exemplo de ficheiro de texto: coeficiente de pressão de uma parede do tipo normal, curta e longa respectivamente para 16 direcção do vento (A [°]) e para diferente tipo de exposição do edifício: E -

exposto, SE - semi- exposto e P - protegido.



Figura 8.13 - Cálculo da diferença do coeficiente de pressão e caudal do ar novo.

Figura 8.14 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação cruzada com efeito da diferença da temperatura. Cálculo do Caudal de Ar Novo.


Cd , Ti, Te, A1, A2,A3, A4,H1


Q



Figura 8.15 - Janela de diálogo do programa Ventilação Natural: Ventilação cruzada com efeito do vento e

da diferença da temperatura. Cálculo da Área de Abertura na Fachada.


Cd , Ti, Te, A1, A2,A3, A4,H, ΔCp


Q, Efeito predominante

No TextBox aparecerá qual é o efeito predominante:

Se

o efeito da diferença da

temperatura é predominante, caso contrário o efeito do vento é

predominante.

Ventilação Natural em Escolas Anexo B – Outros resultados obtidos


9. ANEXO B – OUTROS RESULTADOS OBTIDOS


26/5/2010.


1 – Ventilação simples (8:54 às 9:04 horas), a sala estava ocupada por 25

alunos e com a porta aberta (mudança de professor).

0

4

8

12

16

20

24

28

32

36

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

nº

de

ocu

pan

tes

Co

nce

ntr

ação

de

CO

2 [p

pm

]

Tempo [h]


Número de ocupantes

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Co

nce

ntr

ação

de

CO

2 [p

pm

]

Tempo [h]


1 2

3

4

5

6

78



2 - Ventilação cruzada (10:59 às 11:10 horas), a sala esteve desocupada com a

porta e duas janelas abertas.

3 – Ventilação simples (11:44 às 11:50 horas), a sala estava ocupada com 27

pessoas e com duas janelas abertas.

4 - Ventilação simples (12:09 às 12:30 horas), a sala estava ocupada com 26

pessoas e com três janelas abertas, mas com os estores fechados, daí um valor baixo

renovação de ar novo.

5 – Ventilação cruzada (13:34 às 13:38 horas), sala desocupada com a porta e

uma janela aberta.

6 – Ventilação cruzada (13:47 às 14:39 horas), sala desocupada com porta e

janelas fechadas.

7 – Ventilação simples (14:53 às14:58 horas), sala desocupada e com a porta

aberta (limpeza da sala).

8 - Infiltração da sala (15:19 às 15:59 horas), sala desocupada com porta e

janelas fechadas.


Índice λ [h-1

] QTotal

[m3

/h]

Q/Ocupante

[m3

/h/pessoa]

Q/Lugar

[m3

/h/lugar]

Observação












27/5/2010.


1 – Ventilação cruzada (9:21 às 9:37 horas), sala estava ocupada por 26

pessoas com porta e duas janelas abertas.

2 - Ventilação simples (11:53 às 12:02 horas), sala desocupada com a porta

aberta.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

Co

nce

ntr

ação

de

CO

2 [p

pm

]

Tempo [h]


1

2

3

4

5



3 – Ventilação cruzada (12:15 às 12:18 horas), sala estava ocupada por 26

pessoas com a porta e duas janelas abertas.

4 – Ventilação cruzada (15:17 às 15:50 horas), sala desocupada com a porta e

uma janela aberta.

5 – Infiltração da sala (18:17 às 21:50 horas), sala desocupada com porta e

janelas fechadas.


Índice λ [h-1

] QTotal

[m3

/h]

Q/Ocupante

[m3

/h/pessoa]

Q/Lugar

[m3

/h/lugar]

Observação

1 5,4 774, 30,9 26,7 Ventilação Cruzada

2 6,8 976 39,0 33,6 Ventilação simples



5 0,7 93 3,6 3,2 Infiltração da sala

Ventilação Natural em Escolas Anexo C – ClassVent


10. ANEXO C – CLASSVENT

Figura 10.1 - Ventilação unilateral com uma abertura na fachada do edifício.

Figura 10.2 - Ventilação unilateral com duas aberturas a cotas diferentes.



Figura 10.3 - Ventilação cruzada.

Figura 10.4 - Efeito de chaminé com vários corredores.



Figura 10.5 - Ventiladores passivos.

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