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SIMULAÇÃO HVAC UTILIZANDO DINÂMICA DOS FLUÍDOS COMPUTACIONAL (CFD) PARA ANÁLISE DO CONFORTO TÉRMICO OBTIDO EM AMBIENTE INTERNO CLIMATIZADO SIMULACIÓN HVAC UTILIZANDO DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL (CFD) PARA EL ANÁLISIS DEL CONFORT TÉRMICO OBTENIDO EM UM CLIMA INTERIOR HVAC SIMULATION USING COMPUTACIONAL FLUID DYNAMICS (CFD) FOR ANALYSIS OF THERMAL COMFORT OBTINED IN NA INDOOR CLIMATE Apresentação: Comunicação Oral Christiana Granja do Nascimento 1 ; José Ângelo Peixoto da Costa 2 DOI: https://doi.org/10.31692/2358-9728.VICOINTERPDVG.2019.0020 Resumo Devido a alta demanda na utilização de sistemas de ar-condicionado na região nordeste do Brasil, visto a sua elevada temperatura climática ao longo do ano, foi-se tornando cada vez mais recorrente a busca pelo conforto térmico no ambiente. Esta busca torna-se primordial, tendo em vista que empresas, escolas, shoppings, etc., possuem uma alta demanda populacional e com isto ocorre a necessidade do conhecimento dos melhores pontos onde situar-se os aparelhos condicionadores. Dado os custos na aquisição dos sistemas de refrigeração, tomando por nota que ao se posicionar o ar-condicionado de modo incorreto no ambiente pode vir a acarretar na compra de um novo equipamento com a finalidade de suprir a busca pela melhor temperatura no ambiente, tomou-se como alternativa a realização de análises numéricas através de Dinâmica de Fluido Computacional (CFD), onde é possível simular um estudo numérico tridimensional nos sistemas de refrigeração. Com o auxílio de um modelo computacional CFD de ar-condicionado do tipo HVAC, torna-se possível realizar análises experimentais para avaliar parâmetros operacionais como, a vazão do fluido e seu comportamento energético, visando a obtenção do melhor aproveitamento possível aliado ao conforto térmico no ambiente. O presente estudo tem como objetivo, analisar um modelo numérico computacional para um ar-condicionado do tipo HVAC instalado na Avantec sala presente no ITEP - Instituto de Tecnologia de Pernambuco. Com a utilização do software ANSYS, e estudando o efeito da variação de temperatura em função da variação de vazão e do fluído, foi possível a realização de uma modelagem deste espaço com um layout favorável a propiciação de conforto térmico para seus ocupantes. O fluido em questão é o ar e os 1 Curso Técnico em Mecânica, IFPE, [email protected] 2 Doutor, IFPE, [email protected]

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Page 1: SIMULAÇÃO HVAC UTILIZANDO DINÂMICA DOS ......de realizar más pruebas y posibles modificaciones geométricas con el objetivo de mejorar el análisis del confort térmico. Palabras

SIMULAÇÃO HVAC UTILIZANDO DINÂMICA DOS FLUÍDOS

COMPUTACIONAL (CFD) PARA ANÁLISE DO CONFORTO TÉRMICO OBTIDO

EM AMBIENTE INTERNO CLIMATIZADO

SIMULACIÓN HVAC UTILIZANDO DINÁMICA DE FLUIDOS

COMPUTACIONAL (CFD) PARA EL ANÁLISIS DEL CONFORT TÉRMICO

OBTENIDO EM UM CLIMA INTERIOR

HVAC SIMULATION USING COMPUTACIONAL FLUID DYNAMICS (CFD) FOR

ANALYSIS OF THERMAL COMFORT OBTINED IN NA INDOOR CLIMATE

Apresentação: Comunicação Oral

Christiana Granja do Nascimento1; José Ângelo Peixoto da Costa2

DOI: https://doi.org/10.31692/2358-9728.VICOINTERPDVG.2019.0020

Resumo Devido a alta demanda na utilização de sistemas de ar-condicionado na região nordeste do

Brasil, visto a sua elevada temperatura climática ao longo do ano, foi-se tornando cada vez

mais recorrente a busca pelo conforto térmico no ambiente. Esta busca torna-se primordial,

tendo em vista que empresas, escolas, shoppings, etc., possuem uma alta demanda

populacional e com isto ocorre a necessidade do conhecimento dos melhores pontos onde

situar-se os aparelhos condicionadores. Dado os custos na aquisição dos sistemas de

refrigeração, tomando por nota que ao se posicionar o ar-condicionado de modo incorreto no

ambiente pode vir a acarretar na compra de um novo equipamento com a finalidade de suprir

a busca pela melhor temperatura no ambiente, tomou-se como alternativa a realização de

análises numéricas através de Dinâmica de Fluido Computacional (CFD), onde é possível

simular um estudo numérico tridimensional nos sistemas de refrigeração. Com o auxílio de

um modelo computacional CFD de ar-condicionado do tipo HVAC, torna-se possível realizar

análises experimentais para avaliar parâmetros operacionais como, a vazão do fluido e seu

comportamento energético, visando a obtenção do melhor aproveitamento possível aliado ao

conforto térmico no ambiente. O presente estudo tem como objetivo, analisar um modelo

numérico computacional para um ar-condicionado do tipo HVAC instalado na Avantec sala

presente no ITEP - Instituto de Tecnologia de Pernambuco. Com a utilização do software

ANSYS, e estudando o efeito da variação de temperatura em função da variação de vazão e

do fluído, foi possível a realização de uma modelagem deste espaço com um layout favorável

a propiciação de conforto térmico para seus ocupantes. O fluido em questão é o ar e os

1 Curso Técnico em Mecânica, IFPE, [email protected] 2 Doutor, IFPE, [email protected]

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resultados obtidos nas análises numéricas demonstraram que houve concordância com os

resultados obtidos em vivência do cotidiano. As imagens referentes a dissipação de

temperatura mostraram que a mesma ocorre de forma irregular, ocasionando com isto zonas

de acúmulo de temperaturas amenas, assim como o resultado concordante referente a

velocidade do ar. Conclui-se que o modelo numérico está validado e apto para novos testes e

possíveis modificações geométricas visando melhorias na análise do conforto térmico.

Palavras-Chave: Conforto térmico, HVAC, simulação CFD.

Resumen

Debido a la gran demanda por el uso de sistemas de aire acondicionado en la región noreste

de Brasil, dada su alta temperatura climática durante todo el año, la búsqueda de confort

térmico en el medio ambiente se ha vuelto cada vez más recurrente. Esta búsqueda se vuelve

primordial, dado que las empresas, escuelas, centros comerciales, etc., tienen una gran

demanda de población y con esto es necesario conocer los mejores puntos donde se

encuentran los acondicionadores. Teniendo en cuenta los costos de comprar sistemas de

refrigeración, señalar que colocar el aire acondicionado incorrectamente en el medio ambiente

puede resultar en la compra de nuevos equipos para cumplir con la búsqueda de la mejor

temperatura en el medio ambiente. Alternativamente, análisis numérico utilizando la dinámica

de fluidos computacional (CFD), donde es posible simular un estudio numérico

tridimensional en sistemas de refrigeración. Con la ayuda de un modelo computacional CFD

de aire acondicionado tipo HVAC, es posible realizar análisis experimentales para evaluar

parámetros operativos como el flujo de fluido y su comportamiento energético, con el

objetivo de obtener el mejor uso posible combinado con el confort térmico en el medio

ambiente. medio ambiente Este estudio tiene como objetivo analizar un modelo numérico

computacional para un aire acondicionado tipo HVAC instalado en la sala Avantec en ITEP -

Instituto de Tecnología de Pernambuco. Utilizando el software ANSYS y estudiando el efecto

de la variación de temperatura en función del flujo y la variación de fluido, fue posible

realizar un modelado de este espacio con un diseño favorable para proporcionar comodidad

térmica a sus ocupantes. Esto es aire y los resultados obtenidos en el análisis numérico

mostraron que hubo acuerdo con los resultados obtenidos en la vida cotidiana. Las imágenes

relacionadas con la disipación de temperatura mostraron que ocurre de manera desigual,

causando zonas de acumulación de temperatura leve, así como el resultado concordante con

respecto a la velocidad del aire. Se concluye que el modelo numérico está validado y es capaz

de realizar más pruebas y posibles modificaciones geométricas con el objetivo de mejorar el

análisis del confort térmico.

Palabras Clave: Confort térmico, climatización, simulación CFD.

Abstract

Due to the high demand for the use of air conditioning systems in the northeastern region of

Brazil, given its high climatic temperature throughout the year, the search for thermal comfort

in the environment has become increasingly recurrent. This search becomes paramount, given

that companies, schools, shopping malls, etc., have a high population demand and with this

there is a need for knowledge of the best points where the conditioners are located. Given the

costs of purchasing refrigeration systems, noting that placing the air conditioner incorrectly in

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the environment may result in the purchase of new equipment in order to meet the search for

the best temperature in the environment, took Alternatively, numerical analysis using

Computational Fluid Dynamics (CFD), where it is possible to simulate a three-dimensional

numerical study in refrigeration systems. With the aid of a CFD computational model of

HVAC type air conditioner, it becomes possible to perform experimental analyzes to evaluate

operational parameters such as the fluid flow and its energetic behavior, aiming to obtain the

best possible use combined with the thermal comfort in the environment. The present study

aims to analyze a computational numerical model for an HVAC type air conditioner installed

in the Avantec room at the ITEP - Institute of Technology of Pernambuco. Using the ANSYS

software, and studying the effect of temperature variation as a function of flow and fluid

variation, it was possible to perform a modeling of this space with a favorable layout to

provide thermal comfort for its occupants. This is air and the results obtained in the numerical

analysis showed that there was agreement with the results obtained in everyday life. The

images related to temperature dissipation showed that it occurs irregularly, thus causing zones

of mild temperature accumulation, as well as the concordant result regarding air velocity. It is

concluded that the numerical model is validated and able for further tests and possible

geometric modifications aiming at improvements in the thermal comfort analysis.

Keywords: Thermal comfort, HVAC, CFD simulation.

Introdução

Atualmente 90% das pessoas passam a maior parte de suas vidas dentro de

construções, sendo um enorme desafio para arquitetos e designers na busca pelo melhor

posicionamento dos aparelhos de refrigeração a fim de propiciar o conforto térmico devido

aos seus ocupantes (ARYAL; LEEPHAKPREEDA, 2015). Um ambiente termal confortável,

propicia uma melhora significativa no bem-estar do indivíduo, o que vem a acarretar em um

aumento da sua saúde e potência de trabalho. Além disto, estes estudos visam a utilização de

projetos arquitetônicos onde ocorra o estabelecimento de fontes de refrigeração e calefação de

acordo com o número e distribuição dos ocupantes, evitando com isto o desperdício

energético. Entretanto é importante salientar que devido a diversificação biológica o conceito

de conforto térmico é subjetivo a cada pessoa, sendo assim impossível que todos os ocupantes

de determinado local se sintam confortáveis, todavia foram estabelecidos parâmetros para o

estabelecimento de um padrão aceitável (LAMBERTS; XAVIER, 2008).

Os estudos referentes ao Conforto Térmico tiveram seu início em meados de 1970

quando P. O. Fanger apresentou um método analítico que previa de acordo com a vestimenta e

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atividade exercida pelos indivíduos, as combinações de variáveis térmicas ambientais internas

que viriam a propiciar um conforto térmico para a maior parte dos ocupantes daquele

ambiente. Esse estudo avalia a sensação térmica obtida pelos ocupantes por intermédio de dois

índices complementares o PMV (Predicted Mean Vote) ao qual trata-se do voto médio

estimado e o PPD (Percentage of Dissatisfied) que refere-se a porcentagem de insatisfeitos

nesse mesmo local tendo por base o PMV (RUPP et al., 2016).

O estudo de sistema HVAC (Heating and Ventilation Air Conditioning) tem como

objetivo a seleção do tipo mais adequado conforme sua potência, além da determinação da sua

distribuição de ar em detrimento da área superficial, sendo necessário para a obtenção da taxa

adequada de trocas térmicas desejadas no ambiente. Tipicamente, a transferência de calor

entre os fluidos ocorre envolvendo condução e convecção. Contudo, outros fatores são

considerados no estudo, como a vazão do fluído e o coeficiente de transferência de calor com

o local. Sendo estes fatores influenciados pela disposição dos móveis no ambiente, assim

como a climática da região em questão.Tendo conhecimento que a variação térmica ocorre ao

longo do ambiente, portanto, o tipo de HVAC vai influenciar nesta distribuição térmica.

Portanto, presentes em muitas ambientes de regiões com climáticas quentes durante a

maior parte do ano, o ar-condicionado trata-se de um dispositivo utilizado a fim de refrigerar o

ambiente, sendo seu ciclo de refrigeração constante de dois trocadores de calor: evaporador e

condensador, esses trocadores funcionam de modo cooperativo a fim de realizar o aumento ou

queda de temperatura do ar trocado com o meio externo. Os sistemas de ar condicionado são

basicamente classificados de duas maneiras, sendo estas: de expansão ou evaporação direta,

que ocorre quando o condicionador recebe diretamente do recinto ou através de dutos a carga

de ar frio ou quente; e de expansão indireta, quando o condicionador utiliza um meio

intermediário (água ou salmoura) para retirar a carga térmica que é transmitida pelo ar frio ou

quente (CREDER, 2004).

A principal motivação para o aumento de pesquisas relacionadas ao conforto térmico

gerado pelos sistemas HVAC, encontra-se principalmente na melhoria da qualidade de vida do

indivíduo assim como na redução do consumo energético do equipamento bem posicionado,

propiciando uma redução de danos ao meio ambiente. Segundo Chávez (2013) em estudo

realizado na cidade do México, o uso abusivo de ar-condicionados propicia um enorme

quantitativo de gases do efeito estufa, além de danos a saúde devido a baixa qualidade do ar

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ambiental.

Devido a dificuldade de dados experimentais precisos sobre as variações de

temperatura do ambiente, sendo muitas vezes utilizados o método de amostragem de um

período, onde torna-se propício a perda de dados, foi-se utilizado o método de obtenção de

dados em análises numéricas através de Dinâmica de Fluídos Computacional (CFD), onde

torna-se possível a simulação de um estudo numérico e tridimensional em HVAC. Conforme

Aryal e Leephakpreeda (2015) modelos CFD de sistemas de refrigeração podem ser utilizados

com o intuito de simular numericamente diversos parâmetros como: a distribuição da

temperatura do ambiente, vazão do ar e o consumo energético do aparelho. Com isto torna-se

uma importante ferramenta de critério anterior a realização de mudanças físicas da disposição

do equipamento e móveis.

Através do uso de CFD na construção de mapas para a arquitetura e design de

interiores é possível a realização de debates na proporção do conforto térmico aos indivíduos.

Atualmente, existe a possibilidade de simulação de um mapa térmico do ambiente, onde são

constatadas o fator do design em coexistência com a sensação térmica dos ocupantes

(NABONI; LEE; FABBRI, 2017). A sensação térmica possui ainda como influenciador os

parâmetros de climatologia do local, podendo este perfil térmico ser traçado no decorrer da

utilização do CFD como ferramenta de comparação da evolução do conforto térmico

(BURATTI; PALLADINO; MORETTI, 2017).

Neste trabalho estuda-se o efeito da disposição do ar-condicionado em conjunto com a

mobília do ambiente como componentes criteriosos na propiciação do conforto térmico ao

indivíduo, com o intuito da criação de um modelo numérico computacional de melhoria deste

parâmetro. Utilizando da ferramenta computacional CFD, irão ser realizadas simulações onde

serão feitas alterações no layout do ambiente, com o intuito da observação da geração de

conforto térmico obtido pelos ocupantes. Através da análise experimental foi possível ocorrer

a avaliação da influência de determinados parâmetros operacionais, tais como, a vazão do

fluido frio, e sua influência na sensação de conforto atingida pelos indivíduos, e através do

modelo desenvolvido será possível qualificar outros fatores de operação distintos às condições

experimentais e/ou fornecidas pelo fabricante dos HVAC.

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Este trabalho irá possuir como finalidade a criação de um modelo computacional CFD

(Computational Fluid Dynamics) de HVAC, fazendo uso do software ANSYS,sob o enfoque

da sensação de conforto térmico obtido pelos ocupantes, por intermédio da análise dos

resultados numéricos e comparações com resultados obtidos no local.

Durante o trabalho serão realizadas revisões bibliográficas dos estudos referentes ao

conforto térmico, a fim de realizar a criação de um modelo estrutural do ambiente presente na

Avantec – Tecnologia do Brasil Ltda., empresa incubada no Instituto de Tecnologia de

Pernambuco (ITEP), onde é utilizado um Split Hi-wall, 6,45KW, da marca Consul.

Posteriormente a criação do modelo estrutural irá ser realizada a simulação CFD (Dinâmica

de Fluidos Computacional) do local, onde é possível ocorrer a análise do escoamento do ar

refrigerado dentro do ambiente, assim como os gradientes de temperatura sofridos no local e

pelo seu ocupante. O estudo visa também a possibilidade de otimizar o posicionamento do ar-

condicionado, assim como realizar mudanças no layout do local, verificando sua influência na

performance dos ocupantes, com o objetivo de encontrar os valores próximos ao ideal de

confortável e portanto, valores máximos de eficácia do consumo energético.

Fundamentação Teórica

Aryal e Leephakpreeda (2015) desenvolveram uma pesquisa que consistia na análise

por intermédio do software CFD do conforto térmico presente no ambiente e o consumo de

energia. Este experimento utilizava o CFD para analisar e simular as variáveis presentes no ar

presente internamente, antes e depois da instalação de partições. Através deste experimento

foi constatado que a instalação da partição não correu de forma eficaz tanto para o consumo

energético como para o conforto térmico, sendo assim necessário uma prévia modificação das

unidades de ar-condicionado.

Naboni, Lee e Fabbri (2017) promoveram um estudo onde foram realizados debates

para a realização do conforto térmico utilizando CFD na construção de mapas para a

arquitetura e design interiores. Neste estudo foi constatado o fator do design coexistir com a

sensação térmica, sendo assim desenvolvida uma pesquisa onde ocorreu a simulação de um

ambiente interno com sua complexidade, e o conforto térmico proposto. Este estudo obteve

por resultado um possível modelo de simulação de mapa térmico.

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Buratti, Palladino e Moretti (2017) desenvolveram um modelo de simulação onde foi

utilizado o CFD como ferramenta no comparativo da evolução do conforto térmico obtido

através da utilização dos parâmetros da climatologia local. Este modelo de simulação foi

validado através de um dado experimental e foi usado para a simulação do perfil térmico e

velocidade, assim como o cálculo do conforto térmico de acordo com a UNI 7730.

Metodologia

3.1. Ar-condicionado HVAC

O ar-condicionado do tipo “HVAC” consiste em um ar-condicionado onde é possível

a proporcionalidade da junção de três princípios de climatização: aquecimento, ventilação e

ar-condicionado. Estes mecanismos juntos possuem uma importância fundamental no caráter

do conforto térmico, visto que cada um atua de modo a contribuir no resultado final. A

ventilação atua de modo a distribuir o dióxido de carbono, evitando que o mesmo se

concentre nas pessoas presentes, já o aquecimento está presente de modo a promover a

manutenção da temperatura, de modo a ocorrer sem alterações, nos intervalos de frio. Por fim,

o ar-condicionado atua como um sistema com o intuito da regulagem de sensação de calor

intenso, e promoção da ventilação.

3.2. Modelagem Descritiva CFD

3.2.1 Pré-processamento

Nesta etapa foi realizada a elaboração do desenho técnico da sala presente na

Avantec, a fim de uma melhor observação do layout de disposição dos móveis da sala,

assim como os pontos de localização de janelas e porta. Posteriormente este desenho serviu

de base para a criação de um modelo 3D do ambiente, através do uso do software CAD 3D

SolidWorks. Após esta etapa foi definida a geometria do ambiente por meio do ANSYS

GEOMETRY, nesta etapa foram estabelecidos os domínios como: móveis, indivíduo,

porta, janelas e paredes.

Figura 1. Geometria feita no SolidWorks e importada para o Ansys.

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Fonte: Autor, 2019.

Em seguida a este estágio foi gerada a malha no ANSYS MESHING para a

simulação computacional, neste processo é possível observar a qualidade da malha e o

tamanho de nós presentes na mesma, estes valores são importantes na obtenção de uma

simulação satisfatória para o que se deseja. Durante este processo são definidos alguns

parâmetros como PHYSICS PREFERENCE e o SOLVER PREFERENCE, sendo estes

pertinentes à física do problema de acordo com a precisão necessária para o modelo de

simulação HVAC.

Figura 2. Malha realizada em simulação numérica no Ansys.

Fonte: Autor, 2019.

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3.2.2 Cálculos da solução

Neste momento foram definidos os modelos a serem utilizados como: THERMAL

ENERGY, modelo de turbulência K-E e transferência de calor na janela, por exemplo. As

CC’s (Condições de Contorno) são inseridas com base nos dados experimentais obtidos do

experimento realizado na AVANTEC. Neste estágio também são inseridos pontos de

monitoramento, onde se torna possível realizar a comparação e verificação da acurácia dos

dados experimentais obtidos no local com os obtidos no modelo de simulação.

Tabela 1.. Definição das Condições de Contorno.

Fonte: Autor, 2019.

Tabela 2.. Definição das Condições de Contorno.

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Fonte: Autor, 2019.

3.2.3 Pós-processamento (análise dos resultados)

Durante o ANSYS RESULTS são inseridos PLANOS e VETORES contendo

informações como: temperatura e velocidade do ar, sendo assim possível a observação da

distribuição do mesmo no ambiente e sensação térmica obtida pelo indivíduo no decorrer do

tempo. Durante o RESULTS também são feitas análises dos valores obtidos pelos

MONITORES inseridos no processo de SETUP. Através destes dados é possível realizar uma

calibração do modelo computacional e após a validação dos resultados, o modelo estará apto a

ser utilizado para outras condições operacionais como: mudança do layout dos móveis, assim

como local de instalação do Split.

Resultados e Discussão

Os resultados foram obtidos durante o ANSYS RESULTS onde o programa elabora

uma série de imagens tornando-se possível a análise do modo como ocorre o resfriamento do

ambiente, assim como os locais de baixa temperatura caracterizadores do desconforto térmico.

Durante este estágio também ocorreu a análise da temperatura indicada nos MONITORES

acrescentados durante a simulação, assim como a sua comparação com os dados obtidos de

maneira experimental da sala presente na AVANTEC, durante este experimento foram

posicionados 5 termopares, sendo o K1 posicionado próximo ao Split, e o K2, K3, K4 e K5

próximo às zonas de trabalho dos ocupantes, sendo deste modo estes utilizados para mensurar

a dissipação térmica no ambiente.

As Figuras 3 e 4 apresentam a temperatura obtida em simulação do ambiente, onde

torna-se possível a observação da concentração de temperaturas baixas em determinadas

regiões da sala. Através desta análise é possível a percepção de locais de concentração destas

temperaturas amenas, ocasionando com isto o desconforto obtido pelos ocupantes tendo em

vista que o mesmo irá sentir uma sensação térmica baixa ao se posicionar nessas regiões, em

detrimento que os indivíduos posicionados abaixo do Split irão vivenciar outro desconforto

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tendo em vista que trata-se de um local pouco favorecido pelo resfriamento de ar devido o seu

posicionamento.

Figura 3. Corte seção transversal do ambiente em simulação numérica no Ansys.

Fonte: Autor, 2019.

Figura 4. Vista superior do ambiente em simulação numérica no Ansys.

Fonte: Autor, 2019.

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A Figura 5 apresenta a temperatura sentida por um ocupante deste ambiente, assim

como apresenta os vetores indicadores de velocidade do ar no local. Por intermédio desta

imagem é a realizada a observação da dissipação do ar ao longo do ambiente, e como esta

distribuição afeta o ocupante. Como apresentado o indivíduo em sua parte superior corporal

vivencia temperaturas mais amenas podendo ocasionar com isto um desconforto térmico além

de possíveis sintomas como o desenvolvimento de processos alérgicos e problemas

respiratórios devido a baixa temperatura em contraste com o clima quente vivenciado no

nordeste brasileiro.

Figura 5. Corte seção transversal da representação do ocupante em simulação numérica

no Ansys.

Fonte: Autor, 2019.

A Figura 6 apresenta os vetores de velocidade obtidos durante a simulação, através

desta imagem torna-se possível visualizar a movimentação do fluido possibilitando com isto a

análise do comportamento do mesmo no ambiente. Através deste resultado pode-se visualizar

que o ar é lançado no ambiente e devido a velocidade do mesmo, ele atinge a parede e é

rebatido para o ambiente, ocasionando o surgimento de regiões que irão vir a possuir

temperaturas baixas enquanto outras virão a experimentar temperaturas mais quentes. Por

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intermédio deste resultado ocorre a percepção de que o posicionamento do indivíduo no

ambiente vem a acarretar ao mesmo um desconforto térmico, visto que o mesmo vem a sentir

seu rosto e parte superior frio.

Figura 6. Perspectiva do ambiente em simulação numérica no Ansys.

Fonte: Autor, 2019.

Através destes resultados torna-se possível inferir que o Split durante seu

funcionamento lança o ar, sendo este posteriormente rebatido na parede. Ao se observar o

comportamento do fluido, torna-se possível a verificação de que os dados obtidos

experimentalmente coincidem com os da simulação, sendo estes dados comprobatórios de que

ocorrem zonas onde ocorre um maior resfriamento, enquanto alguns locais permanecem com

temperaturas elevadas. Visto isso, podemos concluir que a melhor distribuição do layout da

sala, assim como o posicionamento do indivíduo no trabalho virão a contribuir de modo

eficaz na sensação térmica sentida pelo mesmo.

Conclusões

As simulações numéricas com o Split apresentaram um desempenho satisfatório,

semelhante ao comportamento vivenciado diariamente em ambientes refrigerados, provando

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ser um sistema de simulação coerente, concordante e relativamente preciso aos testes térmicos

com as variações de temperaturas propostas ao longo do projeto.

O desempenho do modelo numérico em comparação com o experimentado

habitualmente no cotidiano apresenta resultados consonantes com o mesmo, visto que é

possível observar a dissipação do mesmo em conformidade com o previsto. Diante das

imagens analisadas de temperatura e dissipação do fluido pode-se concluir que a variação

térmica do ambiente simulado está conforme a expectativa, onde encontram-se temperaturas

quentes em regiões abaixo do Split, e temperaturas mais amenas em locais em frente ao

equipamento.

Através das imagens de dissipação do fluido e das amostras de temperatura, é possível

inferir uma linha de tendência semelhante entre o modelo numérico e o dados experimentais,

indicativo de que o modelo desenvolvido neste trabalho cumpriu com o objetivo de simular

uma situação existente em ambientes refrigerados pelo sistema HVAC do tipo Split Hi-Wall

resultando em dados extremamente semelhantes aos resultados vivenciados pelos ocupantes.

Conclui-se que com a obtenção deste modelo numérico, será possível em trabalhos

futuros a realização de análises, desenvolvimento e criação de melhorias quanto ao conforto

térmico obtido por ocupantes em um determinado ambiente, visto tratar-se de uma

problemática vivenciada diariamente em ambientes refrigerados. Através da simulação

numérica é possível contornar limitações físicas como a mudança do mobiliário local, assim

como realizar a simulação dos locais onde o indivíduo irá vir a se sentir mais confortável

termicamente. Espera-se de projetos futuros que busquem-se melhorias no desenvolvimento

das geometrias do ambiente, visando o enriquecimento de características dos locais e a

realização de uma simulação mais próxima do ambiente real em si, trazendo com isto uma

melhora significativa de mudanças eficazes na melhora da sensação térmica de seus

ocupantes.

Referências

ARYAL, P.; LEEPHAKPREEDA, T. CFD Analysis on Thermal Comfort and Energy

Consumption Effected by Partitions in Air-Conditioned Building. Energy Procedia, v. 79, p.

183–188, 2015.

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BURATTI, C.; PALLADINO, D.; MORETTI, E. Prediction of Indoor Conditions and

Thermal Comfort Using CFD Simulations: A Case Study Based on Experimental Data.

Energy Procedia, v. 126, p. 115–122, 2017.

CREDER, H. (2004). Instalações de Ar Condicionado. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC. Cap2,

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LAMBERTS, R.; XAVIER, A. A. DE P. Conforto e stress térmico (Apresentação). 2008.

NABONI, E.; LEE, D. S. H.; FABBRI, K. Thermal Comfort-CFD maps for Architectural

Interior Design. Procedia Engineering, v. 180, p. 110–117, 2017.

RUPP, R. F. et al. Conforto térmico humano em escritórios com sistema central de

condicionamento artificial em clima subtropical úmido: estudos de campo vs. abordagem

analítica. Ambiente Construído, v. 17, n. 1, p. 111–123, 2016.