Ventilação naturalfau.usp.br/arquivos/disciplinas/au/aut0276/Aulas/AUT0276 - Aula 07... · AUT0276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO FAUUSP Ventilação por ação

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


1. Introdução

2. Ventilação Natural

3. Procedimentos de Cálculo

4. Exemplos Projetuais e Aplicações

5. Considerações Finais


1. Introdução






Ventilação

Objetivo: salubridade e conforto térmico

- Ventilação higiênica

- Ventilação para remoção de carga térmica


1. Introdução






Ventilação natural

- Ventilação por ação dos ventos

- Ventilação por efeito chaminé


Ventilação por ação dos ventos

Considera-se apenas as diferenças de pressões causadas pela ação dos ventos.

Modelo

Redemoinhos

Baixa Pressão Alta Pressão

Composição






Fonte: Evans (1957).







Fonte: Olgyay (1963).



Fonte: Olgyay (1963).


Frequência de ocorrências


Ventilação por efeito chaminé

Croquis explicativos da distribuição

das pressões em uma caixa cúbica


10 m²

10 m²

10 m

1 m

9 m

elevação corte

ZN 5m

9,5 m

0,5 m

H=9 m



5m

elevação corte

ZN 2,5m

4m

H=2,5 m 10 m²

10 m²



5 m

4m

1 m

5 m

10 m

elevação corte



1. Introdução






Ventilação necessária

- Ventilação higiênica – MÍNIMA

- Ventilação para remoção de carga térmica – MÁXIMA


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


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)


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


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


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)


Procedimentos de cálculo

- Ventilação por efeito chaminé

- Ventilação por ação dos ventos

- Ventilação por efeito conjugado



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)


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


Ae = 0,6m2

As = 0,6m2

1h=3.600s Φc = 432m3/h V=21,6m3 N = 20 (1/h) > N = 13 (1/h)


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


Ae = 0,3m2

As = 0,3m2



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.



Caso o vento não seja normal à abertura:

v = vo cos θ (m/s)


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


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


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


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


1. Introdução



4. Exemplo Projetual e Aplicações



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)





Distribuição do ar a 1,1m




Distribuição de ar a 0,5m de uma fachada leste

Figura 9: Distribuição de ar a 0,5m de uma fachada oeste


Figura 9: Distribuição de ar a 0,5m de uma fachada oeste

Distribuição de ar a 0,5m de uma fachada oeste




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


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


Sistema Cycloar (conjunto,

parte superior e aletas)


Ventilador Natural: Entrada de ar Ventilador Natural: Saída de ar



















1. Introdução






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


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.

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