Resumo A ventilação natural é uma importante estratégia passiva para manutenção da qualidade do ar e do conforto térmico em espaços internos. O diferencial de pressão nas fachadas das edificações, quantificado a partir dos coeficientes de pressão (Cps), impacta diretamente no desempenho da ventilação natural. Fatores como direção do vento, entorno, tipo de terreno, geometria da edificação e detalhamentos nas fachadas influenciam a distribuição de pressão. Muitas investigações utilizam-se de ensaios em túneis de vento ou simulações fluidodinâmicas para avaliar os Cps em geometrias lisas e regulares. Neste artigo, objetiva-se avaliar o impacto de dispositivos de sombreamento externos nos Cps em um modelo genérico isolado de 3,0 m x 3,0 m x 2,7 m com duas aberturas (de 1 m2 cada uma) centralizadas e dispostas em faces opostas a 1,1 m do piso. Assim, a partir de sua versão reduzida (escala 1:7,5), cinco configurações (sem dispositivos, modelo selado e com aberturas e tipologias com sombreamentos horizontal, combinados e verticais) foram ensaiadas em túnel de vento para oito incidências de vento (de 0° a 90° e 180°). Os resultados indicarammaiores discrepâncias nos Cps nas tipologias com componentes verticais expostas às incidências de 45°, 60° e 75°.

Abstract Natural ventilation in buildings is an important passive strategy to maintain indoor air quality and comfortable thermal environments. The pressure differential on buildings’ façades, quantified by the wind pressure coefficients (WPCs), directly impacts the performance of natural ventilation. Several factors, as wind direction, surroundings, terrain type, building geometry and facades’ details influence wind pressure distribution. Many investigations use wind tunnel tests or computational fluid dynamics simulations to evaluate the Cps in regular geometries. This paper aims to evaluate the impact of external shading devices on the WPCs of a generic isolated model with 3.0 m x 3.0 m x 2.7 m with two openings (with 1.0 m 2 each), centralised and placed on opposite façades with a windowsill measuring 1.1 m. Thus, from its reduced version (scale 1:7.5), five configurations (model without shadings, sealed model and model with openings, and typologies with horizontal, combined and vertical shading devices) are tested in a wind tunnel with eight wind attack angles (0° to 90° and 180°). The results show greater differences in cases with vertical shading devices exposed to wind attack angles of 45°, 60° and 75°.

Resumo No Brasil, os edifícios de escritórios de planta livre têm se destacado pela utilização de fachadas totalmente envidraçadas, aspecto que pode impactar diretamente o consumo de energia do ar condicionado. O objetivo deste estudo é classificar e caracterizar o desempenho energético de edifícios de escritório de planta livre em três climas brasileiros. Simulações computacionais foram realizadas no programa EnergyPlus, a fim de verificar o impacto de vários parâmetros (clima, tipo de fachada, PAF, tipo de vidro, dispositivo de sombreamento e temperatura de setpoint) no consumo de energia do ar condicionado. Os resultados, classificados em faixas de desempenho energético, mostraram que alterar de uma fachada tradicional (alvenaria) para uma fachada cortina (totalmente envidraçada) elevou o consumo de energia do ar condicionado em média 25% para Curitiba e São Paulo e 15% para Manaus; que o PAF foi o parâmetro que mais impactou esse consumo, e o tipo de vidro teve mais impacto nas maiores aberturas; que utilizar um dispositivo de sombreamento sempre gerou economia e a elevação em 1 ºC do setpoint de resfriamento reduziu o consumo, em média, até 16,4%. Tais resultados geraram as melhores combinações desses parâmetros para cada clima, podendo servir de suporte aos projetistas, no sentido de se criar edifícios energeticamente mais eficientes.

Abstract In Brazil, open-plan office buildings are increasingly using fully glazed facades, an aspect that can directly impact air-conditioning consumption. This study aims at classifying and characterising the energy performance of open-plan office buildings in three Brazilian climates. Computational simulations were performed in the EnergyPlus program to verify the impact of various parameters (climate, type of facade, WWR, type of glass, shading device and setpoint temperature) on air-conditioning consumption. The results, classified in energy performance levels, showed that changing from traditional facades (masonry) to curtain facades (fully glazed), increased energy consumption with air-conditioning by an average of 25% in Curitiba and São Paulo and 15% in Manaus; the WWR was the parameter that most impacted this consumption, and the glass type had most impact in the larger openings; using a shading device always generated savings and a 1ºC increase in the cooling setpoint reduced consumption by an average of 16.4%. The results allowed to identify the best combinations of these parameters for each climate which can help designers to create more energy efficient buildings.

Resumo Na literatura há poucos estudos sobre edifícios climatizados de modo misto (ou com ventilação híbrida) com estratégias simples de projeto. Dessa forma, esta pesquisa avalia o impacto de parâmetros arquitetônicos (formato da sala, tamanho e orientação das aberturas) e de uso (densidade de carga de equipamentos e temperatura de acionamento do ar-condicionado) no desempenho energético de salas de escritório de modo misto na cidade de São Paulo. O método consistiu em um levantamento de dados dessa tipologia de edifício, caracterizando os modelos de estudo, e simulações paramétricas no programa EnergyPlus. Verificou-se que o uso da ventilação híbrida proporcionou reduções de até 52% no consumo energético do ar-condicionado para resfriamento. Ao se adotar essa estratégia, é importante associar a forma da sala à área da janela. Menores consumos energéticos foram observados para as combinações de salas estreitas e profundas com janelas maiores ou de salas menos profundas e mais largas com janelas menores. Contudo, a diminuição da área efetiva para ventilação alterou essas conclusões, tendo sido obtido menor consumo de energia sempre com janelas menores. Este trabalho indica que a combinação adequada dos parâmetros estudados pode gerar projetos com menor consumo energético, o que auxilia na concepção dessa tipologia de edifício.

Abstract The literature presents only a limited number of studies on mixed-mode air-conditioned buildings (or with hybrid ventilation) with simple design strategies. Thus, this project evaluates the impact of architectural (room shape, window size and orientation) and usage parameters (equipment load density and air conditioning activation temperature) on the thermal performance of mixed-mode cellular offices in the city of São Paulo. The method consisted in characterising the studied models using a data survey of this building type and parametric computer simulations using the EnergyPlus software. The method demonstrated that hybrid ventilation led to a decrease of up to 52% in the energy consumption of the air conditioning used for cooling. When adopting such strategy, it is important to associate the room's shape to the window area. Lower energy consumption levels were observed for the combinations of deep and narrow rooms with larger windows or less deep and wider rooms with smaller windows. However, the decrease in the effective area for ventilation changed these conclusions, always yielding lower energy consumption with smaller windows. Hence, this study indicates that an adequate combination of parameters can result in designs that consume less energy, assisting in the design of this type of building.

Resumo O fluxo de calor entre o piso e o solo de uma edificação térrea é um dos aspectos mais influentes em seu desempenho térmico e energético. No entanto, há ainda um grande número de incertezas e poucos estudos nessa área. Neste trabalho comparam-se diferentes alternativas de modelagem nos programas EnergyPlus (8.5.0) e Slab (.75) dos parâmetros relacionados à transferência de calor entre o piso e o solo, e sua influência no desempenho térmico de uma edificação térrea naturalmente ventilada, localizada em São Carlos, Brasil. A comparação das alternativas de modelagem indicou grande variação nos resultados. Quando comparado ao Slab, o método KusudaAchenbach do objeto Ground Domain apresentou a maior variação, com diferença de 55,2 % no número de horas de desconforto. Observou-se que mesmo a forma de uso do Slab pode causar diferenças significativas nos resultados; por exemplo, a adoção ou não do procedimento de convergência. A condutividade térmica do solo foi um parâmetro de grande impacto, que implicou diferenças de até 57,5 % no desconforto. Tais resultados fornecem indicações da variabilidade e do impacto de uso das diferentes opções de modelagem desse fluxo de calor no EnergyPlus.

Abstract The heat flow through the floor and the ground of a single-story slab-on-grade building is one of the most influential aspects in its thermal and energy performance. However, there are still many uncertainties and only few studies on the subject. This study compares different modeling alternatives of the parameters related to the heat transfer between the floor and the ground, and their influence in the thermal performance of a naturally ventilated single-story house located in São Carlos, Brazil, using the programs EnergyPlus (8.5.0) and Slab (.75). The comparison between the modeling alternatives indicated wide variation in the results. When compared with Slab, the KusudaAchenbach method of the object Ground Domain presented the largest variation, with a difference of 55.2 % in the number of degree-hours of discomfort. It was observed that even the way of using Slab - for example, with or without the convergence procedure - could cause significant differences in the results. The thermal conductivity of the soil was a parameter of great impact, resulting in differences of up to 57.5 % in discomfort. Such results provide indications of the variability and impact of the different modeling options for this type of heat transfer in EnergyPlus.

A norma brasileira NBR 15575: Edificações habitacionais - Desempenho (ABNT, 2013) representa um avanço no setor da construção civil. É importante que se mantenha uma discussão constante sobre ela, a fim de estimular seu aprimoramento. Recentemente, alguns autores têm apresentado críticas aos métodos propostos pela referida norma, como incoerências entre seus procedimentos simplificado e de simulação. Este trabalho investiga as razões dessas incongruências, com o foco em habitações de interesse social. O método consiste na aplicação dos dois procedimentos da Norma a uma habitação unifamiliar térrea em três zonas bioclimáticas brasileiras, com variadas transmitâncias térmicas e absortâncias das paredes exteriores e da cobertura. Também foram conduzidas séries de estudos para a habitação com paredes com alta capacidade térmica e simulações horárias anuais para a edificação em condições reais de uso. Os resultados demonstraram que o impacto conjugado da transmitância e da absortância não é representado de forma adequada nos limites estabelecidos pelo procedimento simplificado, e também que a capacidade térmica influencia esses limites. Quanto à simulação anual, verificou-se que esta é a forma mais adequada de se avaliarem as distintas necessidades de desempenho quanto ao inverno e ao verão.

The Brazilian NBR 15575 Standard: House-building performance (ABNT, 2013) represents a significant step forward for the Brazilian construction industry. It is important to keep an on-going discussion about its methods in order to encourage its improvement. Some authors have criticised the methods established by that standard, pointing to inconsistencies between the simplified procedure and the simulation procedure. This study investigates the reasons for these inconsistencies, focusing on social housing. The research method consisted of the application of both procedures on a single-storey house located in three Brazilian climate zones, with distinct envelope U-values and absorptancy. Simulations for the house whose walls have high thermal capacitance were also performed, as well as annual simulations for the building in normal use conditions. The results showed that the joint impact of the U-value and absorptance is not adequately represented in the simplified method. It was also observed that thermal capacitance influences these limits. The annual simulation proved to be the best way to evaluate different performance requirements in the summer and winter.