Procedimentos de cálculo para dimensionamento da ventilação natural das edificações

Transcrição

1 Procedimentos de cálculo para dimensionamento da ventilação natural das edificações Professores: Marcia Alucci, Fernando Cremonesi, Denise Duarte, Gil Andrade, Roberta Kronka, Antonio Carlos Mingrone, Leonardo M. Monteiro

2 1. Introdução 2. Ventilação Natural 3. Procedimentos de Cálculo 4. Exemplos Projetuais e Aplicações 5. Considerações Finais

3 1. Introdução 2. Ventilação Natural 3. Procedimentos de Cálculo 4. Exemplos Projetuais e Aplicações 5. Considerações Finais

4 Ventilação Objetivo: salubridade e conforto térmico - Ventilação higiênica - Ventilação para remoção de carga térmica

5 1. Introdução 2. Ventilação Natural 3. Procedimentos de Cálculo 4. Exemplos Projetuais e Aplicações 5. Considerações Finais

6 Ventilação natural - Ventilação por ação dos ventos - Ventilação por efeito chaminé

7 Ventilação por ação dos ventos Considera-se se apenas as diferenças de pressões causadas pela ação dos ventos. Modelo Redemoinhos Alta Pressão Baixa Pressão Composição

8 Ventilação por ação dos ventos

9 Ventilação por ação dos ventos

10 Fonte: Evans (1957).

11 Fonte: Evans (1957).

12 Fonte: Evans (1957).

13 Ventilação por ação dos ventos Fonte: Olgyay (1963).

14 Ventilação por ação dos ventos Fonte: Olgyay (1963).

15 Frequência de ocorrências

16 Ventilação por efeito chaminé Croquis explicativos da distribuição das pressões em uma caixa cúbica

17 Ventilação por efeito chaminé 10 m 10 m² 9,5 m 9m ZN 5m H=9 m 10 m² 1m 0,5 m elevação corte

18 Ventilação por efeito chaminé 4m 5m 10 m² 10 m² H=2,5 m ZN 2,5m elevação corte

19 Ventilação por efeito chaminé 5m 1 m 10 m 4m 5 m elevação corte

20 1. Introdução 2. Ventilação Natural 3. Procedimentos de Cálculo 4. Exemplos Projetuais e Aplicações 5. Considerações Finais

21 Ventilação necessária - Ventilação higiênica iê i MÍNIMA - Ventilação para remoção de carga térmica MÁXIMA

22 Ventilação Higiênicaiê i Vazão de ar mínima recomendada para atender às exigências de higiene dos usuários Volume de ar disponível por pessoa (m 3 /pessoa) Ventilação mínima noturna (m 3 /h pessoa) Ventilação mínima diurna (m 3 /h pessoa) Fonte: Alucci (1986). < a a >

23 Ventilação Higiênicaiê i Exemplo: Dormitório: A=8m 2 ; h=2,7m => V=21,6m 3 2 pessoas: V/2= 10,8m 3 por pessoa Volume de ar disponível Ventilação mínima noturna Ventilação mínima diurna por pessoa (m 3 /pessoa) (m 3 /h pessoa) (m 3 /h pessoa) < a a > Fonte: Alucci (1986). Resultado: nec=15m 3 /h pessoa => 30m 3 /h nec /V => 30/21,6 => N ~ 1,5 (1/h)

24 Ventilação para remoção de carga térmica nec = Qtotalt 0,35 x ( t) (m 3 /h) nec = vazão necessária, em m 3 /h Qtotal = carga térmica total a ser removida, em W t = diferença entre a temperatura do ar interno e do ar externo, em o C

25 Ventilação para remoção de carga térmica nec = Qtotalt 0,35 x ( t) (m 3 /h) Exemplo: Dormitório: V=21,6m 2 Qtotal = 400W t = 4 o C nec = 400/(0,35x4) = 286 m 3 /h /V 286/21 6 N 13 (1/h) nec/v = 286/21,6 => N ~ 13 (1/h)

26 Ventilação necessária - Ventilação higiênica iê i MÍNIMA: nec = 30m 3 /h N ~ 1,5 (1/h) - Ventilação para remoção de carga térmica MÁXIMA: nec = 286m 3 /h N ~ 13 (1/h)

27 Procedimentos de cálculo - Ventilação por efeito chaminé - Ventilação por ação dos ventos - Ventilação por efeito conjugado

28 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. t] 1/2 Φc: fluxo de ar por efeito chaminé (m 3 /s); A: área da abertura, de entrada ou de saída (a menor) (m 2 ); 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); t: diferença da temperatura do ar externo e interno ( o C)

29 Ventilação por efeito chaminé 1,2m As = 0,6m 2 1m H = 0,5m Ae = 0,6m 2 elevação corte Φc = 0,14. A. [ H. t] 1/2 Φc = 014 0, ,6. [05 0,5. 4] 1/2 Φc = 0,12m 3 /s 1h=3.600s Φc = 432m 3 /h V=21,6m 3 N = 20 (1/h) > N = 13 (1/h)

30 Ventilação por efeito chaminé 1,2m As = 0,3m 2 1m H = 0,5m Ae = 0,3m 2 elevação corte Φc = 0,14. A. [ H. t] 1/2 Código de Obras e Edificações Município de São Paulo Φc = 014 0, ,3. [05 0,5. 4] 1/2 Lei N.º , 1992 Φc = 0,06m 3 /s 1h=3.600s Φc = 216m 3 /h V=21,6m 3 N = 10 (1/h) < N = 13 (1/h)

31 Ventilação por ação dos ventos Considera-se 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 (m 3 /s); Ao: área equivalente das aberturas (m 2 ); 1/Ao 2 = 1/Ae 2 + 1/As 2 Ae: área da abertura de entrada (m 2 ) As: área da abertura de saída (m 2 ) 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.

32 Ventilação por ação dos ventos Caso o vento não seja normal à abertura: v = v o cos θ (m/s)

33 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. Fonte: Toledo (1967).

34 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).

35 Ventilação por efeito conjugado 1) Análise qualitativa dos dois mecanismos de ventilação: - NÃO podem ocorrer em oposição -a ação do vento deve proporcionar p incremento na ventilação do recinto - real papel das aberturas de saída de ar quando submetidas à ação do vento

36 Ventilação por efeito conjugado 2) Análise quantitativa dos dois mecanismos de ventilação: f Fonte A.S.H.R.A.E. A (1977). Фr = Фc. f = Фc/(Фc+Фv) %

37 1. Introdução 2. Ventilação Natural 3. Procedimentos de Cálculo 4. Exemplos Projetuais e Aplicações 5. Considerações Finais

38 AUT 258 Conforto Ambiental Fundamentos Centro de Proteção Ambiental de Balbina, Manaus Arq. Severiano Mário Porto e Mário Emílio Ribeiro Projeto: 1983, Obra: Revista Projeto 125, Set

39 AUT 258 Conforto Ambiental Fundamentos Revista Projeto 125, Set

40 AUT 258 Conforto Ambiental Fundamentos Revista Projeto 125, Set

41 AUT 258 Conforto Ambiental Fundamentos

42 AUT 258 Conforto Ambiental Fundamentos

43 AUT 258 Conforto Ambiental Fundamentos Restaurante da UFPA, Belém Arq. João Castro Filho Projeto: 1991, Obra: Revista Projeto 169, Nov

44 AUT 258 Conforto Ambiental Fundamentos Revista Projeto 169, Nov

45 AUT 258 Conforto Ambiental Fundamentos Revista Projeto 169, Nov

46 AUT 258 Conforto Ambiental Fundamentos

47 Hospital Sarah, Fortaleza, Arq. João Filgueiras Lima Projeto: 1991, Inaugurado: 2001

48

49

50

51

52 Centro Cultural l Jean-Marie Tjibaou, Nova Caledônia Arq. Renzo Piano Projeto 1990, Obra:

53 Centro Cultural Jean-Marie Tjibaou Nouméa, Nova Caledônia Arq. Renzo Piano

54

55

56

57 AUT 258 Conforto Ambiental Fundamentos Vento fraco (inferior a 3m/s) Vento forte (de 10 a 15m/s)

58

59 Laboratorios da UFSC Arq. Hector Vigliecca Projeto: , Obra: em andamento

60

61

62

63 Distribuição do ar a 1,1m

64 Distribuição do ar a 4,0m

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

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

67 Distribuição do ar a 1,1m

68 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

69 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

70 Sistema Cycloar (conjunto, parte superior e aletas)

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

72 1. Introdução 2. Ventilação Natural 3. Procedimentos de Cálculo 4. Exemplos Projetuais e Aplicações 5. Considerações Finais

73 Considerações Finaisi 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

74 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, C.S.T.B. Centre Scientifique et Technique du Batiment. R.E.E.F. 58. Hygrothermique et ventilation (D5). Paris, CROISET, M. L hygrothermique dans le batiment. Paris, Eyrolles, EVANS, Benjamin H. Natural air flow around buildings. Texas Engineering Experiment Station, Research Report nº 59, GOMES, R. J. Condicionamento climático da envolvente dos edifícios para habitação. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, GONÇALVES, H. O sol nos edifícios. Rio de Janeiro, Lemos, INTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA. Normais Climatológicas. Rio de Janeiro. 1931/60, 1984 e 1961/90, ª ed. KOENIGSBERGER, O. et alii. Vivienda i y edifícios i en zonas cálidas y tropicales. Trad. Emilio Romero Ros. Madrid, Paraninfo, MESQUITA, A.L.S. Engenharia de ventilação. São Paulo, Edgard Blucher, OLGYAY, V. Design with climate. New Jersey, Princeton University, PUPPO, E.; PUPPO, O. Acondicionamento natural y arquitectura. Ecologia en arquitectura. Barcelona, Marcombo-Boixareu, TOLEDO, E. Ventilação natural dos edifícios. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, 1967.