Sistemas de ventilação personalizados e a influência no conforto térmico e na qualidade do ar. Arlindo Tribess

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1 Sistemas de ventilação personalizados e a influência no conforto térmico e na qualidade do ar Arlindo Tribess atribess@usp.br

2 Agenda 2 Contextualização Correntes de ar Contaminação aérea Sistemas de ventilação Sistemas de ventilação personalizados Referências bibliográficas

3 Contextualização 3 Conforto térmico (ISO 7730:2005, ASHRAE 55: 2004, NBR :2008) Corpo como um todo: PMV/PPD, Cartas de Conforto, Faixas de conforto Desconforto local: Assimetria de temperatura radiante Diferença de temperatura entre os pés e a cabeça Correntes de ar (draught) Qualidade ao ar (ASHRAE 62.1: 2007, NBR :2008) Aspectos físicos, químicos e biológicos Renovação de ar, filtragem Distribuição do ar: Contaminação aérea

4 Contextualização 4 Sistemas de Ventilação Personalizados Objetivo Melhorar o conforto térmico e a qualidade do ar Cuidados Risco de correntes de ar Contaminação aérea (Leite e Tribess, 2006)

5 Correntes de ar (DR = Draught Rate) 5 Resfriamento localizado e indesejado no corpo Partes do corpo descobertas - Cabeça, pescoço e ombros - Pés, tornozelos e pernas Atividade leve ou sedentária PD 0,62 [( 34 T ).( V 0,05) ](. 0,37. V. T + 3,14 ) = ar ar ar u (Fanger et al., 1988) PD: Percentage of Dissatisfied Tar: temperatura do ar local ( C) Var: velocidade média do ar local (m/s) Tu : intensidade de turbulência (%) T = u DP V ar V.100 DP V : desvio padrão (m/s) V ar : velocidade média do ar (m/s)

6 Correntes de ar (DR = Draught Rate) 6 Análise experimental Medição (ISO 7726:1998) Avaliação Cálculo PD Temperatura do ar Região da cabeça Região dos pés Velocidade do ar Anemômetro fio quente (aquisição de dados) Normas técnicas: PD < 15%

7 Correntes de ar (DR = Draught Rate) 7 PPD % Insatisfeitos corpo como todo PD % Insatisfeitos correntes de ar CLO = 0,6 (roupa de verão) (Gan, 1994)

8 Correntes de ar (DR = Draught Rate) 8 PPD % Insatisfeitos corpo como todo PD % Insatisfeitos correntes de ar CLO = 1,0 (roupa de inverno) (Gan, 1994)

9 Contaminação aérea 9 Fontes de partículas Sistema de ventilação Ressuspensão Infiltração Equipamentos,superfícies Escamação da pele ( 7,5 µm) Partículas com dimensão < 10 µm Partículas não viáveis e viáveis (com microorganismos) Tipo de microorganismo Dimensão (µm) Vírus 0,02-0,3 Bactérias 0,3-10 Esporos de fungos 0,5-30 Pólen Suspensas no ar Contaminação aérea (partículas viáveis)

10 Contaminação aérea 10 Biocontaminantes Espirro, tosse, fala

11 Contaminação aérea 11 Características dos biocontaminantes 100, ,000.0 Quantidade de partículas / µm 1, espirro tosse fala Tamanho da partícula [µm] (Duguid, 1946) (Conceição et al, 2011)

12 Contaminação aérea 12 Geradores de partículas Laskin Nozzle ATI Bocal injetor, RRElektronik Condensação TSI Ultrassonico, Pulmosonic Bocal injetor, TSI

13 Contaminação aérea 13 Gerador TSI Fluido (DEHS) N 2 Aerossol (gás+partículas)

14 Contaminação aérea 14 Análise experimental Contadores de partículas Contador óptico 6 canais para contagem de partículas Faixas de medição: de 0,3 a 10,0 µm

15 Sistemas de ventilação 15 Ambientes de escritórios (Pereira et al., 2009)

16 Sistemas de ventilação 16 Ambientes de escritórios (Leite, 2003)

17 Sistemas de ventilação 17 Salas cirúrgicas (Pereira, 2008)

18 Sistemas de ventilação 18 Salas cirúrgicas

19 Sistemas de ventilação 19 Automóveis

20 Sistemas de ventilação 20 Aeronaves Maleiro central Duto de distribuição central Saída de ar típica Ar de exaustão

21 Sistemas de ventilação personalizados 21 Ambientes de escritórios Kaczmarczyk et al., 2006)

22 Sistemas de ventilação personalizados 22 Ambientes de escritórios (Zeng e Zhao, 2005) (Leite e Tribess, 2006)

23 Sistemas de ventilação personalizados 23 Ambientes de escritórios (sem sistema personalizado) 2,6 Antes 2,1 Altura (m) 1,6 1,1 0,6 0,1 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 Velocidade do Ar (m/s) Ponto 4 Ponto 5 Ponto 6 Ponto 4 Ponto 5 Ponto 6 (Leite, 2003)

24 Sistemas de ventilação personalizados 24 Ambientes de escritórios (com sistemas personalizados) (Leite, 2003)

25 Sistemas de ventilação personalizados 25 Automóveis MTM SEAT TECHNOLOGY TM Módulo micro-térmico Trocador de calor Saída do ar quente ou frio para o banco Detalhe da distribuição de ar Couro perfurado Plano de distibuição Material permeável Canal moldado na espuma Circuito Peltier Perda de ar do banco Modulo de controle eletrônico Botão de controle Banco ventilado com resfriamento (ou aquecimento) por efeito Peltier

26 Sistemas de ventilação personalizados 26 Automóveis Fanger(1972) Zhangetal. (2007) Aceitabilidade do ambiente pelas pessoas quando utilizados bancos climatizados (Zhang et al, 2007)

27 Sistemas de ventilação personalizados 27 Automóveis (Ferreira, 2008) Banco ventilado com resfriamento (ou aquecimento) por efeito Peltier

28 Sistemas de ventilação personalizados 28 Aeronaves Válvula gásper

29 Sistemas de ventilação personalizados 29 Laboratório estudos microclima: Sistemas personalizados

30 Sistemas de ventilação personalizados 30 Laboratório estudos microclima: Sistemas personalizados

31 Sistemas de ventilação personalizados 31 Avaliação utilizando dinâmica dos fluidos computacional (CFD) Manequim Pessoas (Nilsson, 2004)

32 Sistemas de ventilação personalizados 32 Avaliação utilizando dinâmica dos fluidos computacional (CFD) (Gao e Niu, 2005)

33 Sistemas de ventilação personalizados 33 Ventilação natural Abrir janelas: Solução boa e de graça!

34 Referências bibliográficas 34 ABNT NBR Instalações de ar condicionado Sistemas centrais e unitários: Parâmetros de conforto. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, ABNT NBR Instalações de ar condicionado Sistemas centrais e unitários: Qualidade do Ar. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, ASHRAE 55. Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, ASHRAE Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality. American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, Conceição, S T, Pereira, M, Tribess, A. A Review of Methods Applied to Study Airborne Biocontaminants inside Aircraft Cabins. International Journal of Aerospace Engineering (on line), Article ID , 15 pages, Duguid, J P.The Size and the Duration of Air-Carriage of Respiratory Droplets and Droplet- Nuclei, J. Hyg. 44: , Fanger, PO; Melikov, A K; Hanzawa, H; Ring, J. Air turbulence and sensation of draught. Energy and Buildings, v 12, p , 1988.

35 Referências bibliográficas 35 Ferreira, M. A. O Usuário e a Percepção de Conforto Térmico em Assentos Automotivos Ventilados. Mestrado Profissionalizante em Engenharia Automotiva. Escola Politécnica da USP, 45 p., São Paulo, Dissertações Gan, G Numerical Method for a Full Assessment of Indoor Thermal Comfort. Indoor Air, 4: , Gao,N, Niu, J. Modeling the Performance of Personalized Ventilation under Different Conditions of Room Air and Personalized Air, HVAC & R Research, 11(4): , 2005 ISO Thermal Environments Instruments and Methods for Measuring Physical Quantities. International Organization for Standardization, Geneva, ISO Ergonomics of the Thermal Environment Analytical Determination and Interpretation of Thermal Comfort using Calculation of the PMV and PPD Indices an Local Thermal Criteria. International Organization for Standardization, Geneva, Kaczmarczyk, J.; Melikov, A.; Bolashikov, Z.; Nikolaev, L. Fanger P O. Human Response to Five Designs of Personalized Ventilation. HVAC&R Research. 12(2): Leite B. C. C. Sistema de Ar Condicionado com Insuflamento pelo Piso em Ambientes de Escritórios: Avaliação do Conforto Térmico e Condições de Operação. Tese de Doutorado. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 162 p

36 Referências bibliográficas 36 Leite, B. C. C., Tribess, A. Analysis of Thermal Comfort in Office Environment with Underfloor Air Supply in Tropical Climate. HVAC & R Research, 12: , Nilsson, H. O., Comfort Climate Evaluation with Thermal Manikin Methods and Computer Simulation Models. Master Thesis, Department of Civil and Architectural Engineering, Royal Institute of Technology, Department of Technology and Built Environment, University of Gävle, Sweden, 152 p., Pereira, M L. Medição, Predição e Análise de Partículas Aéreas em Salas Cirúrgicas. Tese de Doutorado. Departamento de Engenharia Mecânica. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 163 p., Pereira, M L, Graudenz, G S, Tribess, A, Morawska, L. Determination of particle concentration in the breathing zone for four different types of office ventilation systems. Building and Environment 44: , Zeng Q, Zhao, R. Prediction of Perceived Air Quality for Personalized Ventilation Systems. Tsinghua Science and Technology, 10(3): , 2005 Zhang Y F, Wyon D P, Fang L, Melikov A K, The influence of heated or cooled seats on the acceptable ambient temperature range. Ergonomics, 50(4): , 2007.