DECAT - Departamento de Controle e Automação
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Item Naturally ventilated industrial sheds : an investigation about the influence of wind direction in flow rate efficiency in continuous roof vents.(2021) Camargos, Bruno Henrique Lourenço; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano Pinto; Ladeira, Artur Hallack; Reis, Reinaldo Antonio dos; Mapa, Lidianne de Paula PintoNatural ventilation portrays an effective technique for lowering the internal temperature, without spending electricity, and directly contributes to the renewal of indoor air by establishing a healthy environment for workers. Given this, it is usual to have air vent openings located at the top of the roof (continuous roof vents), in addition to those present on the facades of sheds. In naturally ventilated buildings, it is recommended to give due importance to the provision of these openings, since depending on the proposed arrangement, the wind may or may not help in the effectiveness of this strategy. In this work, it is evaluated via computer simulation (EnergyPlus, version 8.7.0), for the climatic conditions of the city of Belo Horizonte/Brazil, the influence of the wind direction in the flow rate of indoor air through the ridge vents, of the longitudinal and transversal type, present in industrial sheds endowed with an internal source of high-intensity heat release. The results obtained show that the flow rate has a symmetrical behavior in the openings of the longitudinal continuous roof vent, that is, when an opening is with the maximum outflow of the internal air, the opening opposite the predominant wind direction is acting as an entry point for the air external. The transverse continuous roof vents are more sensitive about the wind direction since they are positioned perpendicular to the building. The best result found is for the wind situation occurring parallel to the shed, obtaining a reduction in the internal temperature of up to 1°C, an increase in the rate of air changes per hour, in the internal environment, at 1acph, and an increase of up to 10,7% in the volume of air infiltrated into the shed.Item Analysis of the influence of soil in the thermal performance of subterranean rooms in a ground-level building in São Paulo, Brazil, via EnergyPlus.(2020) Resende, Bruna Cristina; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano PintoAmong the several factors that interfere with the thermal performance of buildings, soil temperature is not always considered in thermal performance evaluations. However, soil temperature is a factor that influences the result of heat exchanges in the environment, especially in ground-level buildings. Thus, it is necessary to evaluate this influence due to the interaction of the soil with the building. In addition, due to the three-dimensional and transient character of the heat exchange processes involving the ground, the numerical approach becomes an important tool in the thermal performance analysis of buildings. In this respect, the software EnergyPlus emerges as an alternative to obtain such results, especially through the Basement preprocessor. Results suggest that, when the soil effect is considered in thermal analyses, the internal temperature of subterranean rooms increases up to 8.9% in the summer and decreases to 5.4% in winter. These results were obtained when compared to the initial situation, where soil influence had been neglected. Such results provide an indication of the importance of considering the soil influence on the thermal performance analyses where an accurate assessment is requested.Item Heat flow avaliation in closing system in light steel framing.(2020) Muzzi, Thassiana Armond; Gomes, Adriano Pinto; Souza, Henor Artur deThe use of steel in construction appears as an alternative to change the overview of this sector, contributing to increase productivity, reduce waste and the running time of construction. The Light Steel Framing System (LSF) introduced in Brazil in the late 1990s is going through a process of technical development and acceptance in the domestic construction market, but there are still shortcomings in the design, detailing and implementation of complementary systems of closing and also in its thermal performance. This study covers an analytical approach in which simplified methods of calculating resistance and thermal transmittance and a numerical approach are presented, using the computer program ANSYS (version 15) for checking and comparing of these methods. It is considered the closing of multi-layer compound in the outer layer by cement board and the inner layer of gypsum board, brokered by fiber glass insulation, with studs formed by C-sections profiles in galvanized steel. Among the simplified methods discussed in analytical analysis, the method of Isothermal Plans showed the lowest value of thermal resistance and thus the highest thermal transmittance and heat flow. In relation to the numerical analysis, the results showed that the heat flow is equal to a value around 49% higher than the heat flux value for a closing without the presence of steel profile. The method of Modified Zone showed the smallest difference in the value of the equivalent thermal resistance in comparison of analytical and numerical analysis.Item Influência de paredes verdes no desempenho térmico de habitações sociais.(2020) Sousa, Luana Resende de; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano PintoA utilização da vegetação como elemento de fachada ainda compreende uma prática bastante incipiente, mas tem se popularizado devido à promessa de melhoria no desempenho térmico das edificações, além de representar uma alternativa de ampliação da biodiversidade no ambiente urbano. Neste trabalho investiga-se a influência das paredes verdes, no contexto climático brasileiro, sobre o desempenho térmico de edifícios habitacionais de interesse social. Como metodologia, utiliza-se a simulação do comportamento termoenergético de um edifício habitacional multifamiliar, por meio do programa EnergyPlus, incluindo-se o modelo HAMT que leva em conta o processo de transferência de umidade através da envoltória, para três zonas bioclimáticas previstas na norma NBR 15.220-2005, clima extremo para inverno (ZB1), clima extremo de verão (ZB8) e para um clima considerado como intermediário (ZB3). Os resultados obtidos demonstram uma diferença na temperatura interna dos ambientes, decorrente dos dois arranjos de fachada analisados: com e sem vegetação. O uso da parede verde proporcionou uma redução na temperatura interna de até 2,8 °C no verão e um aumento de até 1,4 °C no inverno. Observa-se que a vegetação na fachada ajudou a manter a temperatura interna mais baixa durante o dia e amena durante a noite. Logo, as paredes verdes podem representar uma solução sustentável e de baixo custo a ser implantada às edificações, visando melhorar seu desempenho térmico.Item Modelagem da transferência de calor de ambientes subterrâneos no programa de simulação EnergyPlus.(2019) Resende, Bruna Cristina; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano PintoA temperatura do solo é um dos fatores mais influentes nas avaliações de desempenho térmico de ambientes subterrâneos e quase sempre é desconsiderada. Por isso, é necessário avaliar essa influência devido à interação do solo com a edificação, pois a transferência de calor através de paredes e pisos subterrâneos tem uma extensão significativa na carga térmica total de uma edificação. Este trabalho compara e avalia o impacto de diferentes alternativas de modelagem presentes no programa de simulação EnergyPlus por meio da análise das trocas de calor entre o solo, o piso e as paredes de um ambiente subterrâneo de uma edificação unifamiliar de São Paulo, Brasil, não condicionada artificialmente e não isolada termicamente. A comparação das alternativas de modelagem por meio da análise recomendada pela NBR 15575 indicou grande variação nos resultados de temperatura interna do ambiente subterrâneo da edificação. Quando comparado ao pré-processador Basement, os modelos do objeto GroundDomain apresentaram variação de temperatura interna do ambiente subterrâneo de até 6 ºC no verão e de 5,2 ºC no inverno. Tais resultados fornecem indicações da influência e da variabilidade que o uso das diferentes opções de modelagem do EnergyPlus podem gerar em uma análise de desempenho térmico.Item Residência em contêiner : comparativo de estratégias para a melhoria do desempenho térmico.(2019) Viana, Françoíse Santana; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano PintoA construção civil passa atualmente por desafios em construir de forma mais econômica e ambientalmente correta. Neste trabalho visa-se conhecer melhor o equipamento não convencional utilizado para edificações, o contêiner, avaliando seu desempenho térmico. O contêiner é escolhido como objeto de estudo pois é um módulo que pode ser adaptado para diversos tipos de climas, terrenos e construções. E como no Brasil sua utilização na construção é recente, torna-se necessário uma análise para entender como adaptá-lo de forma eficiente. Neste estudo, a avaliação do desempenho térmico do contêiner é feita via simulação numérica utilizando o programa Energyplus, analisando o impacto da ventilação natural e da massa térmica dos fechamentos no comportamento térmico da edificação. São consideradas as condições climáticas para as zonas bioclimáticas 2, 3 e 8, que englobam o litoral brasileiro, previstas na norma NBR 15.220-2005, observando também os requisitos mínimos da norma NBR 15.575-2013. Para o estudo, projetou-se uma casa com dois módulos de contêiner, totalizando uma área de 29,57 m². Os resultados obtidos mostram a necessidade de adaptações para que o contêiner possua habitabilidade em todas as zonas bioclimáticas analisadas. Constata-se que o uso de isolamento térmico nos fechamentos verticais, de uma cobertura termicamente eficiente, de uma fundação adequada e de cores com tons mais claros no fechamento externo proporcionam um melhor desempenho térmico à edificação, para os climas analisados.Item Simulação termoenergética e lumínica de fachadas com brises no clima tropical.(2023) Dias, Luma de Souza; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano Pinto; Caetano, Lucas Fonseca; Camargos, Bruno Henrique Lourenço; Tribess, ArlindoO uso da luz natural em edificações é uma importante estratégia de projeto pois minimiza o consumo de energia com iluminação elétrica e proporciona maior qualidade visual para seus usuários. Porém, essa estratégia pode resultar em ganhos térmicos excessivos e ofuscamento, causando desconforto térmico em ambientes de trabalho. No intuito de buscar uma combinação entre qualidade visual e bom desempenho termoenergético e lumínico, analisa-se nesse estudo a influência do tipo de brise-soleil e tipo de vidro, aplicados a uma edificação comercial com fachada envidraçada, localizada em regiões de clima tropical. Incluise na análise a edificação sem o uso do brise-soleil, como referência. São realizadas simulações computacionais com os programas Daysim e EnergyPlus considerandose a fachada oeste da edificação. Ao considerar o parâmetro tipo de vidro, os modelos que apresentam melhor comportamento são aqueles com vidro comum. Comparando-se os resultados entre os tipos de brises percebe-se que os modelos com brise vertical possuem valores mais elevados de taxa de radiação solar do que os modelos com brise horizontal, trazendo benefícios de maior luz natural ao ambiente. Os resultados, considerando-se as horas de conforto do usuário, indicam que o modelo de brise horizontal com vidro laminado na cor verde apresenta-se como o mais adequado, visto que possui o menor consumo de energia e mais horas de conforto. Ressalta-se, como contribuição do presente trabalho, a obtenção de modelos de brises mais adequados para projetos de brises aplicados em fachadas envidraçadas em regiões de clima tropical.Item Computer simulation of moisture transfer in walls : impacts on the thermal performance of buildings.(2021) Araújo, Mariana Tonini de; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano PintoIn order to reduce electricity consumption in buildings, it is imperative to improve their thermal performance. Due to the many variables involved in thermal processes computer simulation is a consolidated method for thermal analysis. However, in many energy efficiency analyses calculus of heat conduction through the dwelling envelope does not consider moisture transportation and storage. The objective of this work was to evaluate the impacts of moisture transfer in walls on the thermal performance of naturally ventilated and artificially conditioned buildings using EnergyPlus computer simulation. This research contributed to the literature by showing the difference in thermal zone air humidity, temperature and annual energy demand (i.e. electricity consumption) when moisture effects are considered in walls. Buildings were composed of masonry and solid concrete envelopes and three numerical models were simulated: Conduction Transfer Function Model (CTF), Effective Moisture Penetration Depth Model (EMPD) and Combined Heat and Moisture Transfer Model (HAMT). The CTF model does not consider moisture effects. Results found a higher relative air humidity for the studied thermal zone by applying the HAMT model in the numerical simulation, and the envelope porosity was proven to affect HAMT humidity results. Comparing the HAMT and EMPD models with the CTF model, the annual energy demanded for cooling presented a 21% reduction for the EMPD model in the masonry and 9% increase for the HAMT model in the solid concrete. This article shows the importance of an accurate EnergyPlus heat transfer model for simulating a whole building to check edification attendance of minimum comfort parameters and select envelope materials aiming the reduction of electricity consumption.Item Effect of the exposed steel structure on the thermal performance of buildings.(2022) Caetano, Lucas Fonseca; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano PintoDepending on the building typology, the architectural characteristics and the materials used in a building, its interaction with the local climate can produce negative impacts on the energy consumption of the buildings. The presence of steel in the building structure characterizes a reduction in the thermal resistance of the building envelope, which causes an increase in energy costs for environment heating or cooling. In this context, simulation of the thermal performance of buildings using computer programs has generated several constructive advantages for the establishment of energy-efficient buildings. This paper’s main purpose is to evaluate the influence of the exposed steel structure area on the thermal performance of naturally ventilated and artificially conditioned environments using computational simulations. The results showed that in the numerical simulation of naturally ventilated environments, there were increases of about 3.0% and 2.0% in the environment indoor temperatures during the winter and summer periods, respectively. Considering the winter period, the heat losses through the steel structure were up to 4.1 times larger concerning those made for walls without steel, and the heat gains about 4.2 times higher in the summer period. The effects of thermal bridging were more evident in the evaluation of artificially conditioned environments. There was a maximum increase of 4.8% in the environment total cooling thermal load and, as a consequence, a maximum variation of 4.9% in the building energy consumption, evidencing that the larger the exposed steel area in the building closure system, the larger the effect caused by this thermal bridge.Item Post-occupancy evaluation of residential buildings in Luxembourg with centralized and decentralized ventilation systems, focusing onindoor air quality (IAQ). Assessment by questionnaires and physical measurements.(2017) Silva, Marielle Ferreira; Maas, Stefan; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano PintoComplete knowledge about habits of the occupants, including their opinions regarding ventilation systems is an important condition for reducing the consumption of natural resources and improving indoor comfort. In addition, uncomforted occupants tend to take measures to improve their situation, which may increase energy consumption. Advanced thermal models for buildings can perhaps predict interactions between the IAQ determinants, e.g. energy consumption, ventilation and comfort, but do not take into account the behavior of residents. By questionnaires and physical measurements this study evaluated dwellings equipped partly with centralized and partly with decentralized ventilation systems with heat recovery. This field study involved two post-occupied residential buildings situated in the city of Esch-sur-Alzette, Luxembourg, during spring season 2015. Thus, both the physical measurements and questionnaires were considered. The results obtained demonstrated that more than 80% of the residents were satisfied and the perceived IAQ was judged “normal”, “good” or even “very good”. Further more, the measurements performed detected in some cases malfunction of ventilation devices, wherefore the occupants were unable.