Ventilação natural e mista em edifícios. João Carlos Viegas e Armando Pinto

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Aparecida Almada Sá
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1 Ventilação natural e mista em edifícios João Carlos Viegas e Armando Pinto

2 Sumário da apresentação 1. Enquadramento 2. Projetos de investigação 3. Desempenho da ventilação natural 4. Desempenho da ventilação mista 5. Ventilação, QAI e saúde 6. Conclusões 7. Desenvolvimentos futuros

3 Enquadramento >Têm sido realizados estudos que têm conduzido a um conhecimento mais aprofundado do desempenho de sistemas de ventilação natural e mista. >A ventilação natural depende integralmente das ações da diferença de temperatura e do vento.

4 Enquadramento >Dado o clima ameno em Portugal, não é expectável que a ação da diferença de temperatura seja suficiente para assegurar a ventilação numa parte significativa do ano. >Sendo Portugal um país ventoso, é de esperar que seja relevante tirar partido sobretudo da ventilação transversal.

ventilação numa parte significativa do ano.

5 Enquadramento normativo (CTA 17) > Norma NP Ventilação e evacuação dos produtos da combustão dos locais com aparelhos a gás Parte 1: Edifícios de habitação. Ventilação natural Parte 2: Edifícios de habitação. Ventilação mecânica centralizada de simples fluxo Parte 3: Volume dos locais e posicionamento dos aparelhos Parte 4: Instalação e ventilação das cozinhas profissionais Parte 5: Edifícios de habitação. Ventilação mista

Ventilação natural Parte 2: Edifícios de habitação.

6 Projetos de investigação FCT > Avaliação do desempenho da ventilação natural de um edifício de habitação multifamiliar ( / ); LNEC, IDMEC (IST) e Féria & Féria. > Ventilação em edifícios de habitação Modelação e experimentação in situ ( / ); FEUP, LNEC e ISTV. > Netzero Energy School: Reaching the community (julho de 2009 / julho de 2012); Programa MIT-Portugal. > Ambiente e saúde em creches e infantários (ENVIRH) ( / ); FCM/UNL, LNEC, INSA e FCT/UNL. > Estudo geriátrico dos efeitos na saúde da qualidade do ar interior em lares da 3ª idade de portugal (GERIA) ( / ); INSA, FCM/UNL, LNEC e FCT/UNL.

> Netzero Energy School: Reaching the community (julho de 2009 / julho de 2012); Programa MIT-Portugal.

7 Análise do desempenho de edifícios com ventilação natural >Projetos de investigação Matosinhos o dimensionado de acordo com as regras especificadas na NP o permeabilidade ao ar da envolvente foi fortemente penalizada o análise do desempenho da ventilação natural: Experimental na fase inicial Experimental na fase de ocupação Modelação computacional com modelos de zona

ao ar da envolvente foi fortemente penalizada o análise do desempenho da ventilação natural:

10 Matosinhos

11 Matosinhos. Ensaios antecedentes ao período de ocupação. Cozinha :00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Tempo [hh:mm] Q [m3/h] Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 Ensaio 5 Ensaio 6 Temperatura [ºC] Fecho das portas interiores não reduz significativamente o caudal de exaustão. Aprox. 2 rph Tconduta Q & 110 m 3 / h T 5 K Caudal T 45K Texterior

[hh:mm] 80 70 60 50 40 30 20 10 Q [m3/h] Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 Ensaio 5 Ensaio 6

12 Matosinhos. Ensaios antecedentes ao período de ocupação. WC :00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Tempo [hh:mm] Q [m3/h] Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 Ensaio 5 Ensaio 6 Temperatura [ºC] A utilização da instalação sanitária incrementa a sua ventilação Portas fechadas Q=0,55 rph Aprox. 1 rph Tconduta T 5 K Texterior Caudal

[hh:mm] 35 30 25 20 15 10 5 0 Q [m3/h] Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 Ensaio 5 Ensaio 6

13 Matosinhos. Validação do modelo integral. Cozinha 140 Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 Ensaio 5 Ensaio Q [m3/h] :00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Tempo [hh:mm] Medido Simulado

Ensaio 6 120 Q [m3/h] 100 80 60 40 20 10:00 11:00 12:00

14 Admissão de ar Praticamente não existe varrimento entre fachadas O caudal-tipo esperado nos dois quartos situados a Norte totalizava Varrimento 60 m³/h, devido bem às como diferenças o da sala de de pressão estar formadas em fachadas diferentes, pode contribuir significativamente para a obtenção de tais caudais Q [m3/h] Fachada Sul Fachada Norte :00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 Tempo [hh:mm]

formadas em fachadas diferentes, pode contribuir significativamente para a obtenção de tais caudais Q [m3/h] 50

15 Ventilação transversal

16 Matosinhos. Apartamento ocupado. Inverno :00 17:00 19:00 21:00 23:00 1:00 3:00 5:00 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 23:00 Tempo Velocidade do vento [m/s] Direcção do vento [º] N Direcção Velocidade O S E N

17 Matosinhos. Apartamento ocupado. Inverno Admissão de ar predominante através da fachada Norte ventilação transversal Q [m3/h] sub-ventilação na sala de jantar Fachada Sul Fachada Norte :00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 Tempo [hh:mm]

ventilação transversal Q [m3/h] 50 0-50 sub-ventilação na sala de

18 Matosinhos. Apartamento ocupado. Primavera :00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tempo Velocidade do vento [m/s] Direcção do vento [º] Velocidade Direcção N O S E N

0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Tempo 360 315

19 Matosinhos. Apartamento ocupado. Primavera :00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Q [m3/h] O ciclo diário do regime do vento, sendo mais intenso durante o dia e menos à noite, contribui para minimizar as perdas de calor devido a 250 exfiltrações 200 Este fenómeno origina uma ventilação excessiva dos compartimentos orientados a Sul no período diurno e uma sub-ventilação dos compartimentos orientados a Norte no período nocturno. Fachada Sul Fachada Norte Tempo [hh:mm]

diário do regime do vento, sendo mais intenso durante o dia e menos à noite, contribui para minimizar as perdas de calor devido a 250

20 Matosinhos. Apartamento ocupado. Primavera Fenómeno de inversão de tiragem 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 Temperatura [C] Tint Text Tconduta Tempo [hh:mm]

21 Verifica-se que os caudais na cozinha e na instalação sanitária são, em geral, inferiores aos caudais-tipo; todavia, o seu valor mínimo só pontualmente 90 é inferior a metade do valor do caudal-tipo. 75 O caudal exaurido na Os caudais obtidos por instalação sanitária tem um padrão muito próximo mesmas tendências dos da velocidade do vento, caudais medidos. não sendo evidentes variações devidas à mudança da direcção do Casa de banho vento. simulação evidenciam as Matosinhos. Apartamento ocupado. Verão Q [m3/h] :00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 4 Julho Tempo [hh:mm] 6 Julho Medido Simulado

22 Evacuação dos produtos da combustão >Projectos de investigação Gondomar o ventilação mista oensaios associando a ventilação natural com exaustão mecânica pontual

23 Gondomar 3rd and 5th flat: 1st + 4th floor (hybrid system) 4th flat: 2nd floor (natural system) 1st and 2nd flat: 1st + 4th floor (hybrid system) 6th and 7th flat: 1st + 4th floor (hybrid system)

24 Gondomar Air inlets (30 m 3 /h) Bath (9.2m 3 ): Natural exhaust Bed1: Bed2: 22.7m m 3 Living: 56.4m 3 Kitchen (23.2m 3 ): Mechanical exhaust Air inlets (30 m 3 /h) Fixed air inlet

25 Metodologia > Foram realizados dois conjuntos de ensaios em Gondomar: Ensaio 1 o Foi ativado o aparelho a gás do tipo B para aquecimento de água sanitária, situado no piso inferior; o foi ativada a exaustão na cozinha, onde se encontra o aparelho do tipo B, simulando a ativação do fogão; o o caudal de exaustão foi variado por degraus até se atingir o caudal de 240 m³/h; Ensaio 2 o Foi ativado o aparelho a gás do tipo B para aquecimento de água sanitária, situado no piso intermédio; o foi ativada a exaustão na cozinha no piso inferior simulando a ativação do fogão; o o caudal de exaustão foi variado por degraus até se atingir o caudal de 500 m³/h.

26 Esquentador ativo no piso inferior Dispositivo de segurança é automaticamente ativado 250 Temperatura Caudal [m³/h] Caudal Temperatura [ºC] 50 0 FOGRCV ESQRCT 12:30 12:35 12:40 12:45 12:50 12:55 13:00 Tempo [h:m:s]

Esquentador ativo no piso intermédio Temperatura [ºC] 75 70 65 60 55 50

da combustão para a cozinha do piso inferior Temperatura piso 0

27 Esquentador ativo no piso intermédio Temperatura [ºC] ESQRCT ESQ1AT ESQ2AT Temperatura piso 1 Escoamento de produtos da combustão para a cozinha do piso inferior Temperatura piso 0 Temperatura piso :45 16:50 16:55 17:00 17:05 17:10 17:15 Tempo [hh:mm]

28 Podem ocorrer condições para promover o escoamento dos produtos da combustão para o interior de outras O dispositivo de habitações, mesmo contrariando o segurança não promove Esquentador ativo no piso intermédio efeito de chaminé. o corte da alimentação, gerando-se um problema 700 Escoamento de de produtos segurança. da combustão para a ESQ1AV 600 ESQ2AV Caudal cozinha mec. do piso piso 0 inferior FOGRCV 500 Caudal [m³/h] Caudal piso 1 Caudal piso :45 16:50 16:55 17:00 17:05 17:10 17:15 Tempo [hh:mm]

29 Netzero Energy School: Reaching the community Período de aquecimento

30 ENVIRH >Foi analisado o teor de CO 2 em 143 salas de 25 escolas em Lisboa e 20 escolas no Porto.

31 Reabilitação do edifício para novos usos >Verifica-se que em várias creches a conservação e melhoria da edificação passou pela reabilitação da caixilharia exterior, que correspondeu à substituição por caixilharia nova (em geral de alumínio). >Verifica-se que as suas características de desempenho limitam muito (como aliás é requerido) a renovação do ar. >A adoção de caixilharia de baixa permeabilidade ao ar deve ser acompanhada da implementação de meios de ventilação.

32 Conclusões >Os princípios enunciados na norma NP : 2002 são adequados para assegurar a evacuação dos produtos da combustão. >Evidenciam as dificuldades de ventilação aí previstas, que conduziram à referenciação nessa norma da necessidade de complementar o sistema de ventilação natural com a abertura de janelas. >Ventilação mecânica mal implementada pode contrariar o escoamento dos produtos da combustão.

33 Desenvolvimentos futuros >Os edifícios devem ser dotados de sistemas de ventilação. >Torna-se desejável que sejam desenvolvidos estudos dos quais venham a resultar regras compatíveis com a utilização destes sistemas mecânicos e com a ventilação natural.

34 Desenvolvimentos futuros >Estes futuros estudos deverão assentar: (i) no princípio de independência do sistema de ventilação entre frações (tendo em vista evitar o impacte das pressões e depressões do sistema pontual de exaustão noutras frações), (ii) tirar partido da ação do vento para assegurar a ventilação da fração, quando os exaustores estão inativos, (iii) assegurar a ventilação mesmo quando as janelas estão fechadas e (iv) evitar caudais excessivos.

35 Exemplo

36 Ventilação natural e mista em edifícios Obrigado pela atenção!

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