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AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação natural
Profa. Dra. Denise Helena Silva Duarte
Prof. Dr. Leonardo Marques Monteiro
Prof. Dra. Ranny L. X. Nascimento Michalski
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
1. Introdução
2. Ventilação Natural
3. Procedimentos de Cálculo
4. Exemplos Projetuais e Aplicações
5. Considerações Finais
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
1. Introdução
2. Ventilação Natural
3. Procedimentos de Cálculo
4. Exemplos Projetuais e Aplicações
5. Considerações Finais
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação
Objetivo: salubridade e conforto térmico
- Ventilação higiênica
- Ventilação para remoção de carga térmica
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
1. Introdução
2. Ventilação Natural
3. Procedimentos de Cálculo
4. Exemplos Projetuais e Aplicações
5. Considerações Finais
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação natural
- Ventilação por ação dos ventos
- Ventilação por efeito chaminé
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação por ação dos ventos
Considera-se apenas as diferenças de pressões causadas pela ação dos ventos.
Modelo
Redemoinhos
Baixa Pressão Alta Pressão
Composição
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação por ação dos ventos
Fonte: Olgyay (1963).
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação por ação dos ventos
Fonte: Olgyay (1963).
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação por efeito chaminé
Croquis explicativos da distribuição
das pressões em uma caixa cúbica
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
10 m²
10 m²
10 m
1 m
9 m
elevação corte
ZN 5m
9,5 m
0,5 m
H=9 m
Ventilação por efeito chaminé
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
5m
elevação corte
ZN 2,5m
4m
H=2,5 m 10 m²
10 m²
Ventilação por efeito chaminé
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
5 m
4m
1 m
5 m
10 m
elevação corte
Ventilação por efeito chaminé
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
1. Introdução
2. Ventilação Natural
3. Procedimentos de Cálculo
4. Exemplos Projetuais e Aplicações
5. Considerações Finais
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação necessária
- Ventilação higiênica – MÍNIMA
- Ventilação para remoção de carga térmica – MÁXIMA
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Vazão de ar mínima recomendada para atender
às exigências de higiene dos usuários
Volume de ar disponível por pessoa (m3/pessoa)
Ventilação mínima noturna
(m3/h pessoa)
Ventilação mínima diurna
(m3/h pessoa)
< 4
35
44
4 a 10
30
42
10 a 15
15
22
> 15
11
15
Fonte: Alucci (1986).
Ventilação Higiênica
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Exemplo: Dormitório: A=8m2; h=2,7m => V=21,6m3
2 pessoas: V/2= 10,8m3 por pessoa
Volume de ar disponível por pessoa (m3/pessoa)
Ventilação mínima noturna
(m3/h pessoa)
Ventilação mínima diurna
(m3/h pessoa)
< 4
35
44
4 a 10
30
42
10 a 15
15
22
> 15
11
15
Fonte: Alucci (1986).
Resultado: nec=15m3/h pessoa => 30m3/h
Ventilação Higiênica
nec / V => 30/21,6 => N ~ 1,5 (1/h)
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação para remoção de carga térmica
Qtotal
0,35 x (Δt) (m3/h) nec =
nec = vazão necessária, em m3/h
Qtotal = carga térmica total a ser removida, em W
Δt = diferença entre a temperatura do ar interno e do ar externo, em oC
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Qtotal
0,35 x (Δt) (m3/h) nec =
Exemplo: Dormitório: V=21,6m2
Qtotal = 400W
Δt = 4oC
nec = 400/(0,35x4) = 286 m3/h
nec/V = 286/21,6 => N ~ 13 (1/h)
Ventilação para remoção de carga térmica
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação necessária
- Ventilação higiênica – MÍNIMA:
nec = 30m3/h N ~ 1,5 (1/h)
- Ventilação para remoção de carga térmica – MÁXIMA:
nec = 286m3/h N ~ 13 (1/h)
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Procedimentos de cálculo
- Ventilação por efeito chaminé
- Ventilação por ação dos ventos
- Ventilação por efeito conjugado
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação por efeito chaminé
Considera-se apenas as diferenças de pressões originadas das diferenças de
temperaturas do ar interno e externo ao edifício.
Φc = 0,14 . A . [ H . Δt]1/2
Φc: fluxo de ar por efeito chaminé (m3/s);
A: área da abertura, de entrada ou de saída (a menor) (m2);
H: altura medida a partir da metade da altura da abertura de entrada de ar
até a metade da abertura de saída do ar (m);
Δt: diferença da temperatura do ar externo e interno (oC)
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
1m
elevação corte
1,2m
Φc = 0,14 . A . [ H . Δt]1/2
Φc = 0,14 . 0,6 . [ 0,5 . 4]1/2
Φc = 0,12m3/s
H = 0,5m
Ventilação por efeito chaminé
Ae = 0,6m2
As = 0,6m2
1h=3.600s Φc = 432m3/h V=21,6m3 N = 20 (1/h) > N = 13 (1/h)
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
1m
elevação corte
1,2m
Φc = 0,14 . A . [ H . Δt]1/2
Φc = 0,14 . 0,3 . [ 0,5 . 4]1/2
Φc = 0,06m3/s 1h=3.600s Φc = 216m3/h V=21,6m3 N = 10 (1/h) < N = 13 (1/h)
H = 0,5m
Ventilação por efeito chaminé
Ae = 0,3m2
As = 0,3m2
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação por ação dos ventos
Considera-se apenas as diferenças de pressões causadas pela ação dos ventos.
Фv = 0,6 . Ao . v . (ce - cs)1/2
Φv: fluxo de ar por ação dos ventos (m3/s);
Ao: área equivalente das aberturas (m2);
1/Ao2 = 1/Ae2 + 1/As2
Ae: área da abertura de entrada (m2)
As: área da abertura de saída (m2)
v: velocidade do vento resultante na abertura (m/s);
ce: coeficiente de pressão da abertura de entrada de ar;
cs: coeficiente de pressão da abertura de saída de ar.
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação por ação dos ventos
Caso o vento não seja normal à abertura:
v = vo cos θ (m/s)
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Gráfico de Irminger e Nokkentued
para determinação dos coeficientes de pressão
para modelos de seção quadrada
com anteparo maciço com altura = h.
Fonte: Toledo (1967).
Coeficientes de pressão
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Gráfico de Irminger e Nokkentued
para determinação dos coeficientes de pressão
para modelos de seção quadrada
com anteparo maciço com altura = h/3.
Fonte: Toledo (1967).
Coeficientes de pressão
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação por efeito conjugado
1) Análise qualitativa dos dois mecanismos de ventilação:
- NÃO podem ocorrer em oposição
- a ação do vento deve proporcionar incremento na ventilação do recinto
- real papel das aberturas de saída de ar quando submetidas à ação do vento
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilação por efeito conjugado
2) Análise quantitativa dos dois mecanismos de ventilação:
Fonte A.S.H.R.A.E. (1977).
= Фc/(Фc+Фv) % Фr = Фc . f
f
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1. Introdução
2. Ventilação Natural
3. Procedimentos de Cálculo
4. Exemplo Projetual e Aplicações
5. Considerações Finais
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Laboratorios da UFSCar - Arq. Hector Vigliecca
Projeto: 2006-2007, Inauguração da obra: 14/08/2015
Edifício do Centro de Pesquisas em Materiais Avançados e Energia da UFSCar
8 laboratórios de diferentes departamentos do Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET)
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Distribuição de ar a 0,5m de uma fachada leste
Figura 9: Distribuição de ar a 0,5m de uma fachada oeste
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Figura 9: Distribuição de ar a 0,5m de uma fachada oeste
Distribuição de ar a 0,5m de uma fachada oeste
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Distribuição do ar a 1,1m do piso com o sistema
de exaustor
Distribuição do ar a 1,1m do piso sem o
sistema de exaustor
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Seção A: 6m do eixo Leste-Oeste – com exaustor sem exaustor
Seção B: 12.5m do eixo Leste-Oeste – com exaustor sem exaustor
Seção C: 19m do eixo Leste-Oeste – com exaustor sem exaustor
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Sistema Cycloar (conjunto,
parte superior e aletas)
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Ventilador Natural: Entrada de ar Ventilador Natural: Saída de ar
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
1. Introdução
2. Ventilação Natural
3. Procedimentos de Cálculo
4. Exemplos Projetuais e Aplicações
5. Considerações Finais
AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP
Considerações Finais
1) Objetivo dos procedimentos de cálculo
2) Seleção dos dados de entrada
3) Interpretação dos dados de saída
4) Interação com o processo de projeto
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REFERÊNCIA BÁSICA
FROTA, Anésia; SCHIFFER, Sueli. Manual de Conforto Térmico. São Paulo: Nobel, 2001
REFERÊNCIAS CITADAS
A.S.H.R.A.E. Handbook of fundamentals. American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, 1977.
C.S.T.B. Centre Scientifique et Technique du Batiment. R.E.E.F. 58. Hygrothermique et ventilation (D5). Paris, 1958.
CROISET, M. L’hygrothermique dans le batiment. Paris, Eyrolles, 1972.
EVANS, Benjamin H. Natural air flow around buildings. Texas Engineering Experiment Station, Research Report nº 59, 1957.
GOMES, R. J. Condicionamento climático da envolvente dos edifícios para habitação. Lisboa, Laboratório Nacional de
Engenharia Civil, 1962.
GONÇALVES, H. O sol nos edifícios. Rio de Janeiro, Lemos, 1955.
INTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA. Normais Climatológicas. Rio de Janeiro. 1931/60, 1984 e 1961/90, 1992. 3ª ed.
KOENIGSBERGER, O. et alii. Vivienda y edifícios en zonas cálidas y tropicales. Trad. Emilio Romero Ros. Madrid, Paraninfo,
1977.
MESQUITA, A.L.S. Engenharia de ventilação. São Paulo, Edgard Blucher, 1977.
OLGYAY, V. Design with climate. New Jersey, Princeton University, 1963.
PUPPO, E.; PUPPO, O. Acondicionamento natural y arquitectura. Ecologia en arquitectura. Barcelona, Marcombo-Boixareu,
1979.
TOLEDO, E. Ventilação natural dos edifícios. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, 1967.