Aut 268 -_dimensionamento_da_ventilacao_natural_das_edificacoes

AUT 268 Conforto Ambiental – Integradas FAUUSP

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


Leonardo M. Monteiro


1. Introdução

2. Ventilação Natural

3 Procedimentos de Cálculo3. Procedimentos de Cálculo

4. Exemplos Projetuais e Aplicações

5. Considerações Finais



1. Introdução







Ventilação

Objetivo: salubridade e conforto térmico

- Ventilação higiênica

- Ventilação para remoção de carga térmica



1. Introdução







Ventilação natural

- Ventilação por ação dos ventos

- Ventilação por efeito chaminé



Ventilação por ação dos ventosConsidera se apenas as diferenças de pressões causadas pela ação dos ventosConsidera-se apenas as diferenças de pressões causadas pela ação dos ventos.

Modelo

Redemoinhos

Baixa PressãoAlta Pressão

Composição



Ventilação por ação dos ventos






Fonte: Evans (1957).










Fonte: Olgyay (1963).




Fonte: Olgyay (1963).



Frequência de ocorrências



Ventilação por efeito chaminé

Croquis explicativos da distribuição das pressões em uma caixa cúbica


das pressões em uma caixa cúbica



10 m² 9,5 m

10 m

9 m

ZN 5m H=9 m

10 m²1 m

0,5 m

elevação corte




4m

5m ZN 2,5mH=2,5 m10 m²

10 m²

elevação corte

10 m




1 m

5 m

1 m

4m10 m

5 m

elevação corte



1. Introdução







Ventilação necessária

V til ã hi iê i MÍNIMA- Ventilação higiênica – MÍNIMA

- Ventilação para remoção de carga térmica – MÁXIMA



V il ã Hi iê iVazão de ar mínima recomendada para atender

Ventilação HigiênicaVazão de ar mínima recomendada para atender às exigências de higiene dos usuários

Volume de ar disponível por pessoa (m3/pessoa)

Ventilação mínima noturna

(m3/h pessoa)

Ventilação mínima diurna

(m3/h pessoa)

< 4 35 44

4 a 10

30

42

10 a 15

15

22

> 15

11

15

Fonte: Alucci (1986).



V il ã Hi iê iExemplo: Dormitório: A=8m2; h=2,7m => V=21,6m3

Ventilação Higiênica

2 pessoas: V/2= 10,8m3 por pessoa

Volume de ar disponível


Ventilação mínima diurnaVolume de ar disponível por pessoa (m3/pessoa)


(m3/h pessoa)

Ventilação mínima diurna

(m3/h pessoa)

< 4 35 44

4 a 10

30

42

10 a 15 15 22

> 15

11

15

Fonte: Alucci (1986).

Resultado: nec=15m3/h pessoa => 30m3/h

/ V > 30/21 6 > N 1 5 (1/h)


nec / V => 30/21,6 => N ~ 1,5 (1/h)


V til ã ã d té iVentilação para remoção de carga térmica

Qt t l Qtotal

0 35 x (∆t)(m3/h)nec =

0,35 x (∆t)

nec = vazão necessária, em m3/h

Qtotal = carga térmica total a ser removida, em W

∆t = diferença entre a temperatura do ar interno e do ar externo, em oC



V til ã ã d té iVentilação para remoção de carga térmica

Qt t l Qtotal

0 35 x (∆t)(m3/h)nec =

0,35 x (∆t)Exemplo: Dormitório: V=21,6m2

Qtotal = 400W

∆t = 4oC

nec = 400/(0,35x4) = 286 m3/h

/V 286/21 6 N 13 (1/h)


nec/V = 286/21,6 => N ~ 13 (1/h)


Ventilação necessária

V til ã hi iê i MÍNIMA- Ventilação higiênica – MÍNIMA:

nec = 30m3/h N ~ 1,5 (1/h) , ( )

- Ventilação para remoção de carga térmica – MÁXIMA:Ventilação para remoção de carga térmica MÁXIMA:

nec = 286m3/h N ~ 13 (1/h)



Procedimentos de cálculo

- Ventilação por efeito chaminé

- Ventilação por ação dos ventos

- Ventilação por efeito conjugado




Considera-se apenas as diferenças de pressões originadas das diferenças de temperaturas do ar interno e externo ao edifício.p

Φc = 0,14 . A . [ H . ∆t]1/2

Φc: fluxo de ar por efeito chaminé (m3/s);

A: área da abertura, de entrada ou de saída (a menor) (m2);H: altura medida a partir da metade da altura da abertura de entrada de ar

té t d d b t d íd d ( )até a metade da abertura de saída do ar (m);∆t: diferença da temperatura do ar externo e interno (oC)




1,2m

As = 0 6m21m H = 0,5m

Ae = 0,6m2

As = 0,6m2

elevação corte

Φc = 0,14 . A . [ H . ∆t]1/2

Φc = 0 14 0 6 [ 0 5 4]1/2Φc 0,14 . 0,6 . [ 0,5 . 4]

Φc = 0,12m3/s 1h=3.600s Φc = 432m3/h V=21,6m3 N = 20 (1/h) > N = 13 (1/h)




1,2m

As = 0 3m21m H = 0,5m

Ae = 0,3m2

As = 0,3m2

elevação corte

Φc = 0,14 . A . [ H . ∆t]1/2

Φc = 0 14 0 3 [ 0 5 4]1/2

Código de Obras e EdificaçõesMunicípio de São PauloL i N º 11 228 1992Φc 0,14 . 0,3 . [ 0,5 . 4]

Φc = 0,06m3/s 1h=3.600s Φc = 216m3/h V=21,6m3 N = 10 (1/h) < N = 13 (1/h)

Lei N.º 11.228, 1992



Ventilação por ação dos ventosConsidera se apenas as diferenças de pressões causadas pela ação dos ventosConsidera-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 (m3/s);

Ao: área equivalente das aberturas (m2);Ao: área equivalente das aberturas (m );1/Ao2 = 1/Ae2 + 1/As2

Ae: área da abertura de entrada (m2)2As: área da abertura de saída (m2)

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


cs: coeficiente de pressão da abertura de saída de ar.



Caso o vento não seja normal à abertura:

v = vo cos θ (m/s)



Gráfico de Irminger e Nokkentued

Coeficientes de pressão

Gráfico de Irminger e Nokkentuedpara determinação dos coeficientes de pressãopara modelos de seção quadradacom anteparo maciço com altura = h. Fonte: Toledo (1967).



Coeficientes de pressão

Gráfico de Irminger e Nokkentuedpara determinação dos coeficientes de pressãopara modelos de seção quadradacom anteparo maciço com altura = h/3com anteparo maciço com altura h/3. Fonte: Toledo (1967).



Ventilação por efeito conjugado

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



Ventilação por efeito conjugado

2) Análise quantitativa dos dois mecanismos de ventilação:

Fonte A S H R A E (1977)

fFonte A.S.H.R.A.E. (1977).

= Фc/(Фc+Фv) % Фr = Фc . f



1. Introdução






AUT 258 Conforto Ambiental – Fundamentos FAUUSP

C t d P t ã A bi t l d B lbi MCentro de Proteção Ambiental de Balbina, ManausArq. Severiano Mário Porto e Mário Emílio RibeiroProjeto: 1983, Obra: 1984-88

R i t P j t 125 S t 1989


Revista Projeto 125, Set. 1989.












Restaurante da UFPA, BelémArq. João Castro FilhoProjeto: 1991, Obra: 1992-93

Revista Projeto 169, Nov. 1993.












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











C t C lt l J M i Tjib N C l dô iCentro Cultural Jean-Marie Tjibaou, Nova CaledôniaArq. Renzo PianoProjeto 1990, Obra: 1991-1998



Centro Cultural Jean Marie TjibaouCentro Cultural Jean-Marie TjibaouNouméa, Nova CaledôniaArq. Renzo Piano









Vento fraco (inferior a 3m/s) Vento forte (de 10 a 15m/s)





Laboratorios da UFSCLaboratorios da UFSCArq. Hector ViglieccaProjeto: 2006-2007, Obra: em andamento









Distribuição do ar a 1,1m






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



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






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



Seção A: 6m do eixo Leste-Oeste – com exaustor sem exaustorç

Seção B: 12 5m do eixo Leste Oeste com exaustor sem exaustorSeção B: 12.5m do eixo Leste-Oeste – com exaustor sem exaustor


Seção C: 19m do eixo Leste-Oeste – com exaustor sem exaustor


Sistema Cycloar (conjunto,parte superior e aletas)


parte superior e aletas)


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



1. Introdução







C id õ Fi iConsiderações Finais

1) Objetivo dos procedimentos de cálculo

2) Seleção dos dados de entrada

3) Interpretação dos dados de saída) p ç

4) Interação com o processo de projeto) ç p p j



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, 1977.

C.S.T.B. Centre Scientifique et Technique du Batiment. R.E.E.F. 58. Hygrothermique et ventilation (D5). Paris, 1958.q q yg q ( ) ,

CROISET, M. L’hygrothermique dans le batiment. Paris, Eyrolles, 1972.

EVANS, Benjamin H. Natural air flow around buildings. Texas Engineering Experiment Station, Research Report nº 59, 1957.

GOMES, R. J. Condicionamento climático da envolvente dos edifícios para habitação. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, 1962.

GONÇALVES, H. O sol nos edifícios. Rio de Janeiro, Lemos, 1955.

INTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA. Normais Climatológicas. Rio de Janeiro. 1931/60, 1984 e 1961/90, 1992. 3ª ed.

KOENIGSBERGER O t lii Vi i d difí i álid t i l T d E ili R R M d id P i fKOENIGSBERGER, O. et alii. Vivienda y edifícios en zonas cálidas y tropicales. Trad. Emilio Romero Ros. Madrid, Paraninfo, 1977.

MESQUITA, A.L.S. Engenharia de ventilação. São Paulo, Edgard Blucher, 1977.

OLGYAY, V. Design with climate. New Jersey, Princeton University, 1963.g y y

PUPPO, E.; PUPPO, O. Acondicionamento natural y arquitectura. Ecologia en arquitectura. Barcelona, Marcombo-Boixareu, 1979.

TOLEDO, E. Ventilação natural dos edifícios. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, 1967.
