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Método para o projeto de sistemas de ventilação natural com foco no conforto térmico e na redução do consumo de energia elétrica para edifícios residenciais no Brasil

Processo: 20/06691-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2021
Vigência (Término): 30 de abril de 2023
Área do conhecimento:Ciências Sociais Aplicadas - Arquitetura e Urbanismo - Tecnologia de Arquitetura e Urbanismo
Pesquisador responsável:Marcelo de Andrade Romero
Beneficiário:Luciano Caruggi de Faria
Instituição-sede: Faculdade de Arquitetura e Urbanismo (FAU). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Conforto térmico   Eficiência energética   Ventilação natural   Consumo de energia elétrica   Edifícios residenciais   Dinâmica dos fluidos computacional   Sistemas de refrigeração e ar condicionado   Clima tropical   Brasil

Resumo

O crescimento sem precedentes no número de sistemas de Ar Condicionado (AC) em residências impactará negativamente nas emissões de carbono e mudanças climáticas globais. No Brasil, este fenômento poderá representar um aumento substancial na demanda de energia. O uso de estratégias combinando ventilação natural (NV) e mecânico de baixo consumo operando em Modo Misto (MM) pode proporcionar conforto térmico e oferecer uma oportunidade importante e acessível para reduzir as horas de uso do AC. Esta proposta de pesquisa busca avaliar a eficácia destas estratégias em proporcionar conforto térmico aos ocupantes de residências brasileiras. Os objetivos deste trabalho são: investigar a capacidade de sistemas de ventilação em fornecer taxas de renovação de ar e proporcionar conforto térmico em condições climáticas limite em apartamentos residenciais localizados nas diversas regiões climáticas brasileiras; analisar o impacto da velocidade do ar na sensação de conforto térmico; e quantificar o aumento potencial do número de horas para as quais NV seja viável, e a consequente redução do uso de AC. Para responder a essas perguntas, este trabalho pretende introduzir na instituição brasileira acolhedora deste projeto um método inovador para pesquisa em conforto térmico humano. Este método consiste no uso de simulações computacionais de dinâmica de fluidos (CFD) acopladas a um modelo dinâmico de termofisiologia térmica humana e previsão de conforto térmico. Esse método validado fornece resultados para taxas de fluxo de ar, velocidade do ar, temperatura do ar, temperatura das superfícies e índice de sensação de conforto térmico (dynamic thermal sensation) e a percentagem predita de insatisfeitos (predicted percentage of dissatisfied). As simulações serão realizadas para três layouts de apartamentos a serem selecionados como estudo de caso. Estas simulações serão realizadas em duas etapas visando: avaliar a capacidade dos estudo de caso em fornecer as taxas de ventilação e proporcionar conforto térmico com os tamanhos de aberturas exigidos pelos códigos de obras e legislação de desempenho termo-energético para edificações; e propor sistemas de NV e MM que revisem o tamanho, número e posição das aberturas para ventilação visando aumentar as taxas de renovação de ar e extender as horas do ano dentro de conforto térmico e quantificar a redução do consumo de energia com AC. Serão realizados experimentos físicos com voluntários para produzir resultados reais para comparação com valores calculados em alguns dos cenários simulados em CFD. A contribuição deste trabalho para o conhecimento será fornecer um manual e uma ferramenta para auxiliar arquitetos e engenheiros no projeto de sistemas eficientes de NV e MM para residências no Brasil de forma a proporcionar a disseminação e aplicação dos resultados, de forma a causar impactos reais. (AU)

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