Resumo em Português:

Resumo O presente artigo tem como objetivo apresentar e analisar as respostas dos usuários de espaços urbanos abertos com relação à percepção do volume sonoro e à avaliação de conforto acústico, com base em dados coletados em campo durante o ano de 2013, em duas praças do município de Belo Horizonte, MG. Durante os levantamentos, dados acústicos foram medidos simultaneamente à aplicação de questionários, utilizados para coleta de variáveis subjetivas e individuais. O LAeq,T foi o índice utilizado para caracterização dos ambientes sonoros. Os resultados demonstram que, sob as mesmas condições acústicas, tanto no que diz respeito à percepção do volume sonoro quanto à avaliação de conforto acústico, os indivíduos tendem a ser mais tolerantes na praça que possui a melhor ambiência e as melhores condições de conforto térmico. As faixas de percepção do volume sonoro definidas neste estudo foram: Baixo, LAeq < 35 dB(A); Normal, 36 < LAeq < 67 dB(A); Alto, LAeq > 68 dB(A). Com relação à avaliação do conforto acústico, as faixas definidas foram: Confortável, LAeq < 67 dB(A); e Desconfortável, LAeq > 68 dB(A). Espera-se que esses resultados contribuam para um maior entendimento das questões relativas ao conforto acústico urbano.

Resumo em Inglês:

Abstract This aim of this paper is to present and analyse the responses of users of urban open spaces regarding perception of loudness and acoustic comfort evaluation, based on data collected during the year of 2013 in two squares in the city of Belo Horizonte, state of Minas Gerais, Brazil. During field surveys, acoustic data were measured simultaneously with the application of questionnaires, which were used to collect subjective and individual variables. The LAeq, T index was used for the characterisation of the acoustic environment. The results show that, under the same acoustic conditions, regarding both the perception of loudness and the evaluation of acoustic comfort, individuals tend to be more tolerant in the square where the ambience and the thermal comfort conditions were better. As for the perception of loudness, the ranges defined in this study were: Low LAeq < 35 dB (A); Normal 36 < LAeq < 67dB (A); High LAeq > 68 dB (A). Regarding the evaluation of acoustic comfort, the ranges established were: Comfortable, LAeq < 67 dB (A); and Uncomfortable, LAeq > 68 dB (A). We hope that these results will contribute to a better understanding of the issues related to acoustic comfort in urban spaces.

Resumo em Português:

Resumo O músico necessita perceber adequadamente o som nos recintos destinados ao estudo e prática musical, o que é possível quando estes locais estão acusticamente preparados e permitem o desenvolvimento e aprimoramento da percepção sonora musical. Neste trabalho três salas de estudo e três salas de aula coletiva, destinadas ao ensino e prática de Música de uma universidade, foram caracterizadas acusticamente através da opinião dos músicos usuários e de medições da sua resposta impulsiva. As salas descritas pelos músicos como secas tiveram, nas bandas de frequência de oitava de 500 a 1000 Hz, um Tempo de Reverberação em torno de 0,3 segundos, entre 14 e 22 dB de Clareza e entre 88% a 96% de Definição. As salas caracterizadas como reverberantes tiveram um tempo ao redor de 1,5 segundos, Clareza de 1 dB e Definição de 40%. A opinião dos músicos permitiu compreender as preferências da qualidade acústica das salas e as informações fornecidas pelos músicos se mostraram coerentes com os dados das medições.

Resumo em Inglês:

Abstract Musicians need to properly perceive sound in the rooms destined to music study and practice. That is possible when those rooms are acoustically prepared and thus enable the development and improvement of musical sound perception. In this study, three study rooms and three collective music classrooms at a university were characterised acoustically through the opinions of their musician-users and measurements of their impulsive responses, as well as by the subsequent calculation of the rooms' acoustic parameters. Rooms described by musicians as dry presented average reverberation times of 0.3 seconds in the 500-1000 Hz octave bands, clarity between 14 and 22 dB and definition between 88% and 96 %. The rooms described as reverberant ones are characterised by reverberation times around 1.5 seconds, clarity of 1 dB and definition of 40%. The musicians' opinions allowed us to understand their preferences for the acoustic quality of the rooms, and to conclude that the information provided by them was quite consistent with the data measurements.

Resumo em Português:

Resumo Ambientes de trabalho bem iluminados com a luz do dia trazem ao usuário conforto visual, uma série de benefícios físicos e psicológicos, e tornam possível o bom desempenho das atividades visuais, além de economizar energia. No entanto, nem sempre as pessoas adotam essa solução: as preferências por um tipo de iluminação envolvem muitas variáveis além da disponibilidade da luz. O presente trabalho explora um estudo de caso através de respostas de questionários e da simulação computacional de uma série de índices relacionados à qualidade da iluminação na busca de explicações sobre preferências de iluminação dos usuários de salas individuais de escritórios. Os resultados mostram que, embora o desempenho de aproveitamento da luz do dia das salas seja bom, não haja potencial de ofuscamento e os usuários estejam satisfeitos com a iluminação natural, esses parâmetros são insuficientes para explicar as preferências de iluminação predominantes; mostraram também que, embora não haja consenso sobre os parâmetros que potencialmente geram conforto visual, há uma clara identificação dos que geram desconforto. Além disso, no estudo em questão, 49% dos casos da preferência predominante pela iluminação mista (natural mais elétrica) foram explicados pela melhor modelação produzida por ela em relação à produzida somente pela luz do dia.

Resumo em Inglês:

Abstract Workplaces with good daylighting offer visual comfort to users, give them a series of physiological and psychological benefits and allow good performance of visual activities, besides saving energy. However, this solution is not always adopted: lighting type preferences involve many variables besides the availability of daylight. This paper explores a case study through the analysis of questionnaire answers and computer simulations of a series of metrics related to quality of lighting with the aim of finding explanations for the lighting preferences of individual office users. The results show that, although the offices present good daylighting conditions and no glare potential, and users are satisfied with daylighting, these parameters are not sufficient to explain the predominant lighting preferences. The findings have also shown that there is no consensus about which parameters potentially cause visual comfort, while the parameters that cause discomfort are clearly identified. In addition, in this study, 49% of the preference for mixed lighting (daylight plus electrical light) can be explained by the fact that mixed lighting produces better modeling than daylighting alone.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho teve por objetivo propor um método simplificado que integre a aplicação de redes neurais artificiais (RNA) com zoneamento de iluminação natural para a estimativa da redução do consumo energético de edifícios não residenciais em função do aproveitamento da luz natural. Utilizou-se metamodelagem, sendo as redes treinadas com base em resultados obtidos através de simulações computacionais energéticas integradas. Utilizou-se a técnica de amostragem Hipercubo Latino para gerar os dados de entrada, que foram parametrizados com o plug-in Grasshopper e simulados com o plug-in Diva, do programa Rhinoceros. Para a aplicação do método propôs-se uma RNA tendo como parâmetro de saída densidade de potência de iluminação em uso combinada, através de ponderação por área, com um zoneamento de iluminação natural que considera o dinamismo do clima. Discutiu-se a relação entre a sequência proposta, cujos erros foram inferiores a 5%, o RTQ-C e índices mínimos de iluminação natural. Como conclusão geral, pode-se dizer que o método simplificado tem potencial para ser replicado e utilizado dadas sua precisão, velocidade e facilidade de aplicação. Para a aplicação do método em instrumentos de regulação, é importante que os índices mínimos de desempenho luminoso sejam cuidadosamente avaliados devido a seu impacto significativo no consumo energético das edificações.

Resumo em Inglês:

Abstract The objective of this study was to propose a simplified methodology, integrating the use of artificial neural networks (ANN) with daylighting zoning, with the aim of predicting potential energy savings resulting from the use of daylight in non-residential buildings. The approach used in this study was metamodeling, and the networks were trained based on results obtained through integrated computer energy simulation. The Latin Hypercube sampling technique was used to generate the input data that was parameterized trough the Grasshopper plug-in and simulated trough the DIVA plug-in for the Rhinoceros software. For the application of the method an ANN was used, where the output parameter was Lighting Power Density in Use, combined with dynamic daylighting zones that consider the weather dynamics, weighted by area. This paper discusses the relationship between the methodological sequence approach, which presented errors below 5, and the RTQ-C and daylighting reference index. The overall conclusion was that the simplified method has potential to be replicated and used because of its accuracy, speed and workability. With regard to the method's application in regulatory tools, it is important that minimum daylighting performance is carefully evaluated due to its significant impact on the energy consumption of buildings.

Resumo em Português:

Resumo O isolamento térmico da vestimenta é uma das variáveis de entrada mais importantes utilizadas para prever o conforto térmico dos ocupantes dentro das edificações. Este artigo investiga padrões de vestimenta em edifícios com diferentes configurações localizados em um clima temperado e úmido brasileiro. Ocupantes de dois tipos de edifícios (três escritórios e duas salas de aula universitárias) avaliaram seu ambiente térmico através de questionários simultaneamente às medições microclimáticas internas in situ (temperatura do ar e radiante média, velocidade e umidade do ar). Um total de 5.036 votos provenientes de 1.161 ocupantes foram coletados. Os resultados encontrados sugerem que a vestimenta adotada pelos ocupantes nas edificações analisadas é influenciada por: 1) clima e pelas estações do ano; 2) configurações e condições térmicas internas; e 3) idade e gênero dos ocupantes. Diferenças significativas entre gerações e gêneros foram encontradas, o que provavelmente se explica pelas diferenças na taxa metabólica e moda local. Os resultados também indicaram que há uma grande oportunidade de exceder o intervalo de vestimenta determinado por normas internacionais como a ASHRAE 55 (2013) de 0,5 a 1,0 clo para as zonas de conforto térmico, impactando positivamente no dispêndio de energia voltada ao resfriamento e aquecimento artificial, sem, no entanto, comprometer o conforto térmico dos seus ocupantes em espaços internos.

Resumo em Inglês:

Abstract Thermal insulation from clothing is one of the most important input variables used to predict the thermal comfort of a building's occupants. This paper investigates the clothing pattern in buildings with different configurations located in a temperate and humid climate in Brazil. Occupants of two kinds of buildings (three offices and two university classrooms) assessed their thermal environment through 'right-here-right-now' questionnaires, while at the same time indoor climatic measurements were carried out in situ (air temperature and radiant temperature, air speed and humidity). A total of 5,036 votes from 1,161 occupants were collected. Results suggest that the clothing values adopted by occupants inside buildings were influenced by: 1) climate and seasons of the year; 2) different configurations and indoor thermal conditions; and 3) occupants' age and gender. Significant intergenerational and gender differences were found, which might be explained by differences in metabolic rates and fashion. The results also indicate that there is a great opportunity to exceed the clothing interval of the thermal comfort zones proposed by international standards such as ASHRAE 55 (2013) - 0.5 to 1.0 clo - and thereby save energy from cooling and heating systems, without compromising the occupants' indoor thermal comfort.

Resumo em Português:

Resumo O estudo analisa os efeitos da cor da pele na percepção térmica de transeuntes em espaços abertos. O estudo de campo foi realizado no centro da cidade do Rio de Janeiro, tendo sido analisados votos de sensação e preferência térmica de transeuntes. Respostas obtidas por meio de entrevistas estruturadas foram comparadas a resultados do índice de conforto em espaços abertos UTCI (Universal Thermal Climate Index). Os entrevistados foram agrupados de acordo com a autoclassificação quanto à cor da pele segundo o IBGE (Categorias Raciais nos Censos Demográficos). As campanhas de monitoramento foram realizadas em períodos de primavera/verão ao longo de 2012 a 2015, entre 10h e 15h. Utilizou-se uma estação meteorológica Davis Vantage Pro2 para a coleta de dados concomitantemente à aplicação de questionários estruturados segundo a ISO 10551, nos quais a questão quanto à cor da pele do entrevistado foi incluída. Comparando-se sensação e preferência térmicas sob o aspecto de cor da pele, observa-se que, embora o grupo de pessoas de cor da pele branca tenha demonstrado maior tolerância ao estresse térmico por calor, ele mostra preferência mais acentuada por condições térmicas mais frias, de modo a neutralizar tal desconforto. Observaram-se diferenças estatísticas apenas na preferência térmica entre os grupos analisados.

Resumo em Inglês:

Abstract This study analyses effects of skin colour on pedestrians' thermal perception in outdoor spaces. The field study was carried out in downtown Rio de Janeiro, evaluating thermal sensation and thermal preference votes of passers-by. Responses from structured questionnaires were compared to data from the outdoor comfort index UTCI (Universal Thermal Climate Index), by means of data grouping according to skin colour categories provided by the Brazilian Statistical Institute IBGE. In this case, skin colour was informed by the interviewees. The monitoring took place during late spring/summer periods between 2012 and 2015, typically from 10am until 3pm. A Davis Vantage Pro2 weather station was used while, at the same time, the researchers administered a structured questionnaire based on the ISO 10551, to which a question regarding skin colour was added. The comparison between thermal sensation and thermal preference from the point of view of skin colour demonstrated that while the group with white skin showed greater tolerance to heat, they preferred cooler conditions to help neutralise heat stress. Statistical differences were only observed in the aspect of thermal preference between the groups analysed.

Resumo em Português:

Resumo Neutralidade térmica é a condição em que uma pessoa não prefira nem mais calor nem mais frio no ambiente ao seu redor, fator condicionante para atingir o conforto térmico. Tendo em vista que Mato Grosso apresenta significativas variações climáticas, evidenciou-se a necessidade de estudos específicos, principalmente em instituições de ensino superior, visto que estas abrigam ocupantes por longos períodos e a aprendizagem está diretamente relacionada às condições de conforto dos estudantes. Este trabalho propôs determinar a temperatura de neutralidade em salas de aula de edificações do ensino superior, para as zonas bioclimáticas do Estado de Mato Grosso. A metodologia baseou-se na aplicação de questionários para verificação de variáveis pessoais e na medição de variáveis ambientais. A pesquisa foi realizada nos períodos seco e chuvoso, totalizando 64 medições com 1.151 questionários. Através de análise de regressão linear entre a temperatura operativa e o voto médio de sensação térmica emitido pelos ocupantes, ajustaram-se equações para a determinação da temperatura de neutralidade por zona bioclimática para as estações de chuva e seca. A temperatura de neutralidade média encontrada para o Estado de Mato Grosso foi de 26,6 ºC.

Resumo em Inglês:

Abstract Thermal neutrality is a condition where a person does wish their environment to be neither cooler nor warmer, and it is a conditioning factor to achieve thermal comfort. The fact that the state of Mato Grosso presents significant climate variations through its territory highlights the need for specific studies, particularly in higher education institutions, as their occupants spend extended periods of time in classrooms and learning capacity of students is directly related to their comfort conditions. This paper evaluates neutral temperatures in classrooms in four bioclimatic zones of Mato Grosso state. The methodology is based on questionnaires for the verification of personal variables, and the measurement of climatic variables. The field research was conducted during the dry and rain seasons, totalling 64 cycles of measurement and 1151 questionnaires. Through an ordinary least square regression analysis between the operating temperature and the thermal sensation voting, the equations to determine the neutral temperature were adapted for each bioclimatic area for the rain and dry seasons. The average neutral temperature found for the state of Mato Grosso was 26.6 ºC.

Resumo em Português:

Resumo Quando se trata de conforto térmico em edificações condicionadas artificialmente, o modelo predicted mean vote/predicted percentage of dissatisfied (PMV/PPD) de Fanger, publicado em 1970, é o mais utilizado para prever e avaliar as condições térmicas internas. Este artigo apresenta dados de conforto térmico levantados em uma edificação de escritórios com sistema central de condicionamento de ar, localizada em Florianópolis, uma cidade de clima subtropical úmido. O objetivo da pesquisa é analisar e comparar os resultados de sensação térmica obtidos em estudos de campo (284 participantes) com os valores calculados de PMV/PPD provenientes do método analítico adotado pela ASHRAE 55 (2013). Questionários eletrônicos foram aplicados simultaneamente às medições das variáveis ambientais (temperatura do ar, umidade relativa, temperatura radiante média e velocidade do ar) durante 2014. Observou-se que, embora 91% dos ocupantes tenham avaliado o ambiente como confortável termicamente, o PPD médio apontou 16% de insatisfeitos termicamente. Constatou-se certa inadequação do modelo ao clima em questão, principalmente quando se considera o restrito intervalo de PMV entre ± 0,50 delimitado como confortável pela ASHRAE 55 (2013).

Resumo em Inglês:

Abstract When it comes to thermal comfort in fully air conditioned buildings, Fanger's predictive mean vote/predicted percentage of dissatisfied (PMV/PPD) published in 1970 is the most widely used model to predict and analyse environments. This paper presents thermal comfort data from an office building that operates with a central air-conditioning system (HVAC) located in Florianópolis, a city with humid subtropical climate on the southern coast of Brazil. This paper presents and compares thermal sensation results obtained from field studies (284 participants) against calculated PMV/PPD values based on the ASHRAE 55 (2013) analytical method. Electronic questionnaires were administered simultaneously to instrumental measurements (air temperature, radiant air temperature, air speed and humidity) during 2014. The results showed that, although 91% of the occupants evaluated the environment as thermally comfortable, the mean PPD scored 16% of dissatisfied people. Moreover, results suggested a certain inadequacy of this model to the climate in question, especially when the PMV ranges between ± 0.50, the interval determined as comfortable by ASHRAE 55 (2013).

Resumo em Português:

Resumo Materiais de mudança de fase - Phase Change Materials (PCMs) apresentam uma capacidade de armazenamento térmico substancialmente maior que os materiais convencionais. PCMs aplicados na envoltória de edificações contribuem para o aumento da inércia térmica de ambientes, proporcionando recintos com melhor desempenho térmico, dependendo do clima. Atualmente, há PCMs utilizados em edificações do hemisfério norte, especialmente, havendo poucas informações sobre seu uso em edificações em países tropicais. Neste artigo são apresentadas as características térmicas essenciais que estes materiais precisam ter, quanto à sua capacidade de armazenamento térmico latente e ponto de fusão, para contribuir para a melhoria do desempenho térmico de edificações brasileiras. Foram efetuadas simulações da resposta térmica de edificações com o programa EnergyPlus® em duas etapas: a) reproduziu-se o comportamento térmico de um modelo existente com PCMs verificando-se a similaridade entre dados medidos e simulados para indicar a confiabilidade das simulações; b) foram feitas simulações de modelos com fechamentos leves e pesados, com e sem PCMs em cidades brasileiras, variando-se as características do PCM original, quanto à capacidade de armazenamento térmico latente e o ponto de fusão. Os resultados apontam os intervalos dessas grandezas que proporcionaram melhor desempenho térmico dos recintos em função dos fechamentos e do clima do local, sendo uma referência inicial para o desenvolvimento de produtos mais adequados ao clima de regiões brasileiras.

Resumo em Inglês:

Abstract Phase Change Materials (PCMs) have significantly higher thermal capacity than traditional materials. PCMs increase the thermal inertia of buildings and improve their thermal performance depending on the climate conditions. PCMs are generally used in buildings exposed to the Northern Hemisphere's climate conditions; however, there is very little information about the effect of these materials in buildings located in tropical areas. This paper presents the essential thermal characteristics that these materials require (latent heat and melting point) to be able to contribute to improve the thermal performance of Brazilian buildings. Simulations of the thermal response of buildings with and without PCMs were carried out. The first stage aimed to reproduce the thermal behaviour of a real prototype - with PCMs available in the market in order to validate the simulations. The second stage included parametric simulations of the thermal response of a prototype with hypothetical PCMs. The characteristics of these hypothetical materials were obtained from variations of the original ones. The results show the values of the latent heat and melting point most appropriate to Brazilian buildings.

Resumo em Português:

Resumo As telhas de fibrocimento, ao longo de sua vida útil, passam por três processos de envelhecimento natural que podem alterar a absortância solar de sua superfície e o seu desempenho térmico: a carbonatação, a eflorescência e o desenvolvimento de fungos. Com o objetivo de identificar o impacto desses processos sobre sua absortância e seu desempenho térmico, esta pesquisa incluiu três etapas: a) determinação dos processos de envelhecimento natural em telhas com idades de 28 dias e após 36 meses de exposição; b) medição de temperaturas superficiais por termografia; e c) ensaios de refletância com espectrofotômetro para cálculo da absortância solar. Os resultados indicaram que, após 36 meses de envelhecimento natural, a carbonatação reduziu as absortâncias e as temperaturas superficiais das telhas quando comparadas com as telhas novas de 28 dias. Entretanto, as telhas com fungos após 36 meses apresentaram aumento nas absortâncias e temperaturas superficiais, indicando que a presença de fungos pode incrementar os ganhos de calor solar pelas edificações. Os resultados comprovam que os processos de envelhecimento natural de telhas de fibrocimento alteram consideravelmente seu desempenho térmico ao longo da vida útil de uma edificação.

Resumo em Inglês:

Abstract Fiber cement roof tiles undergo natural aging processes that may change their surface solar absorptance and thermal performance: carbonation, efflorescence and fungal development. With the aim of identifying the impact of these processes on their absorptance and thermal performance, this research study was undertaken in three stages: a) determination of the aging processes in tiles naturally aged for 28 days and after 36 months of exposure; b) surface temperature measurements by infrared thermography; and c) spectral reflectance measurements with a spectrophotometer to calculate the solar absorptance of the tiles. The results indicate that the carbonation process after 36 months of natural aging reduced the tiles' absorptance and surface temperatures when compared to the new 28 days' tiles. However, tiles with fungal growth after 36 months of exposure showed increased initial absorptance and surface temperatures, indicating that fungal growth can increase building solar heat gains. The results indicated that the natural aging processes of fiber cement tiles considerably affect its thermal performance over the building's lifetime.

Resumo em Português:

Resumo Uma das principais estratégias de resfriamento passivo de edificações é a ventilação natural, que pode ocorrer tanto por ação dos ventos como por efeito chaminé. A segunda opção é mais eficaz em situações em que a velocidade do vento é sensivelmente reduzida pelos obstáculos locais, como ocorre no interior da malha urbana, por exemplo. Este artigo tem por objetivo investigar o potencial de chaminés solares para promover a ventilação natural em edificações de baixa altura, localizadas em climas típicos do território brasileiro. Para isso, realizou-se uma análise dos efeitos da variação de diferentes parâmetros geométricos e construtivos do sistema para uma cidade representativa de cada zona bioclimática brasileira. Os parâmetros incluíram espessura do canal de ar, comprimento da chaminé e inclinação e tipo de vidro utilizado no coletor solar. Incluiu-se também uma análise comparativa entre chaminés com e sem coletor solar, ambas com a mesma configuração geométrica. Os resultados obtidos indicam a aplicabilidade da chaminé solar para promover a ventilação natural nas cidades analisadas e permitem identificar os parâmetros e valores que otimizam o desempenho do conjunto para cada caso.

Resumo em Inglês:

Abstract Natural ventilation is one of the main strategies used for the passive cooling of buildings, powered by wind forces or by stack effect. The second choice is more effective in locations where obstacles induce low wind speed, as it is the case in urban environments, for example. This paper analyses the potential of solar chimneys to promote natural ventilation in low-rise buildings in typical climates of the Brazilian territory. For this purpose, this study analysed variations in geometric and constructive parameters in cities representing each of the Brazilian climate zones. Those parameters included air channel depth, chimney length, solar collector tilt and type of glass used in the solar collector. The study also included a comparative analysis of solar chimneys with and without a solar collector, both with the same geometric configuration. The results obtained show the potential of solar chimneys to promote natural ventilation in the cities analysed, and enabled the identification of the parameters and values that optimize the performance of the set in each case.

Resumo em Português:

Resumo As normas de desempenho térmico de edificações têm como um de seus objetivos avaliar a envoltória da edificação, identificando aquelas edificações que são adequadas e que irão garantir um desempenho mínimo no qual seus usuários possam sentir-se em conforto. Atualmente, estão em vigor no Brasil duas normas que abordam o desempenho das edificações: a NBR 15220 (2005) e a NBR 15575 (2013). Alguns estudos apontam inconsistências nessas normas, principalmente no que se refere aos valores-limite estabelecidos para as características termofísicas das paredes e coberturas. O objetivo deste trabalho é avaliar o conforto térmico de uma edificação residencial multifamiliar adotando os valores-limite de Mahoney, comparando os resultados com os obtidos a partir dos valores normativos para cada uma das zonas bioclimáticas. A análise foi realizada por meio de simulações no EnergyPlus© para o período de 1 ano em 24 cidades brasileiras. Os resultados indicaram a necessidade de revisão, principalmente dos valores adotados para a capacidade térmica das paredes e para a transmitância térmica e a absortância solar das coberturas da norma NBR 15220. Além disso, há a necessidade de rever valores da capacidade térmica das paredes e da capacidade térmica e da absortância solar das coberturas no caso da norma NBR 15575.

Resumo em Inglês:

Abstract One of the purposes of thermal performance standards for buildings is to evaluate the building envelope, identifying those building that are appropriate and can guarantee a minimum performance and hence the thermal comfort of users. In Brazil, there are currently two standards that regulate the thermal performance of residential buildings: NBR 15220 (2005) and NBR 15575 (2013). Some studies point out inconsistencies in these standards, especially with regard to the limit values for the thermo-physical characteristics of walls and roofs. The aim of this paper is to evaluate the thermal comfort of a multifamily residential building, adopting Mahoney's limit values, comparing these results with those obtained through the normative values for each of Brazil's bioclimatic zones. The analysis was performed through simulations using EnergyPlus© during one year in 24 Brazilian cities. The results point to the need to review especially the values adopted for the thermal capacity of walls and the thermal transmittance and solar absorptance of envelopes in NBR 15220 (2005), as well as the need to establish values for the thermal capacity of walls and the thermal capacity and solar absorptance of envelopes in the case of NBR 15575.

Resumo em Português:

Resumo O elevado consumo energético do setor das edificações e a consequente emissão de gases de efeito estufa levou a União Europeia a publicar, em 2010, a Diretiva 2010/31/EU, que estabelece que até ao final de 2020 todas as novas edificações deverão ser de balanço energético quase nulo (nZEB). Um caminho possível para alcançar essa meta é a aplicação do conceito Passive House. O artigo tem o objetivo de analisar o nível de eficiência da envoltória de uma Passive House pelo método de simulação do Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Residenciais (RTQ-R). A análise é realizada para a edificação configurada de acordo com o RTQ-R (ventilada naturalmente e condicionada artificialmente), que utiliza o sistema de ventilação mecânica com recuperador de calor (MVHR). Na primeira situação a edificação obteve classificação nível B, devido ao alto consumo do condicionador de ar para aquecimento, e quando utilizado o sistema MVHR a edificação obteve classificação nível A. Em uma análise comparativa do consumo de energia, o sistema MVHR apresentou economia de 56,63% em relação ao condicionador de ar. Assim, o estudo comprovou a aplicação, sob o enfoque energético, do conceito Passive House para a Zona Bioclimática 2 (ZB2).

Resumo em Inglês:

Abstract The building sector's high energy consumption and the consequent emissions of greenhouse gases has led the European Union to publish, in 2010, the 2010/31/EU Directive, determining that by the end of 2020 all new buildings should be nearly Zero Energy Buildings (nZEB). One possible way to achieve this goal is the implementation of the Passive House concept. The aim of this paper is to analyse the efficiency level of the envelope of a Passive House through using the simulation method RTQ-R (Technical Code of the Quality of the Energy Efficiency Level of Residential Buildings). The analysis is performed for the building according to the code's assumptions (naturally ventilated and artificially air conditioned), and using a mechanical ventilation system with heat recovery capacity (MVHR). Firstly, the building was classified as level B, due to the air conditioner's high consumption for heating, and, when using the MVHR system, the building was classified as Level A. In a comparative analysis of energy consumption, the system showed an economy of 56.63% for the MVHR when compared with the air conditioning system. Thus, this study has proven the success of the application of the Passive House concept for bioclimatic zone 2 (ZB2).

Resumo em Português:

Resumo A ventilação natural é uma estratégia projetual passiva que deve ser usada sempre que possível em países de clima quente como o Brasil. Entre os vários métodos para predizer o comportamento da ventilação natural está o uso da dinâmica de fluidos computacional. O objetivo deste artigo é analisar a ventilação natural por ação dos ventos no interior de edifícios usando o método de simulação por CFD. A pesquisa toma como estudos de caso três edifícios multifamiliares do Programa Minha Casa, Minha Vida. Analisou-se o desempenho da ventilação para três ângulos de incidência do vento (0º, 90º e 135º). São apresentados resultados quantitativos (velocidade média do vento em cada ambiente interno) e qualitativos (imagens do fluxo de ar externo e interno). Os resultados indicaram melhor desempenho de ventilação na tipologia 1, com planta do tipo "H", na qual a abertura localizada na grande reentrância representou papel determinante. Na tipologia 2, com volumetria próxima ao quadrado, a solução de ventilar banheiro e cozinha através da abertura da área de serviço mostrou-se ineficiente. O pior desempenho foi verificado na tipologia 3, caracterizada por maiores fachadas monolíticas (sem reentrâncias).

Resumo em Inglês:

Abstract Natural ventilation is a passive architectural design strategy that should be used whenever possible in hot climate countries like Brazil. One of the several methods used to predict the behaviour of natural ventilation is computational fluid dynamics or CFD. The purpose of this paper is to analyse natural ventilation by wind action inside buildings by using the CFD simulation method. Three multifamily buildings from the Brazilian housing program Minha Casa, Minha Vida were taken as case studies. The performance of ventilation for three wind incidence angles (0º, 90º and 135º) is analysed. The study presents both quantitative results (average wind speed in each internal environment) and qualitative results (images of the external and internal air flow). The results indicate best ventilation performance in type 1, "H" type design, wherein the large opening in the indentation played a decisive role. In the type 2 design, a near square typology, the design solution to ventilate the bathroom and kitchen through the opening of the service area proved to be inefficient. The worst performance was seen in type 3, a building with large monolithic facades (no indentations).

Resumo em Português:

Resumo O artigo tem o objetivo de demonstrar a viabilidade de integração de simulações termoenergéticas ao processo projetual desde as primeiras fases do projeto. Para tanto, apresenta uma sistematização dos procedimentos entre projetista e simulador para seis estudos de caso de edificações em clima quente. Destaca-se a necessidade de compreensão das características do edifício e da programação arquitetônica, incluindo informações, metas e necessidade, além de partido e intenções da solução, que motivaram a montagem de um checklist para melhorar o diálogo entre simulador e projetista. Os resultados também apontam as características da edificação que mais influenciam no consumo energético da edificação, e a interação entre o simulador e o projetista, de acordo com seu perfil, as liberdades e restrições implícitas, e a recorrência das soluções, que poderiam até mesmo dispensar as simulações. Além da confirmação de que é possível integrar simulações desde as primeiras fases, a contribuição principal do artigo é o mapeamento de processos entre projetista e simulador e sua intensidade para demonstrar as potencialidades e limitações das integrações, que podem ser úteis no desenvolvimento de interfaces de ferramentas e no treinamento de especialistas em simulação.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of this paper is to demonstrate the feasibility of energy tool integration to the design process from the early stages. With that purpose, it presents a systematization of the procedures that take place between designer and modeler, based on six case studies of buildings in a warm climate. The key elements are the understanding of the buildings' characteristics, programming, including goals and needs, and solution proposals and designer´s intentions. Such concerns led to the development of a checklist to improve the dialogue between modeller and designer. The results also highlight the variables that most influence the building's energy consumption, and the interaction between modeller and designer, according to their profile, the implicit freedom and constraints in the programing, the recurrent solutions which, in some cases, could do without the simulations. Besides the confirmation of the feasibility of early integration, the main contribution of this study is the mapping of the processes between designer and modeller and the intensity of the relationships, demonstrating the potential and constraints of integration, which may be useful in the development of energy tools and training for modellers.

Resumo em Português:

Resumo O desenvolvimento da tecnologia computacional nas últimas décadas levou a otimização associada à parametrização a possibilitar o desenvolvimento de projetos de melhor desempenho, com ou sem integração com a simulação. O intuito deste trabalho foi aplicar a otimização baseada em simulação na forma de uma edificação residencial unifamiliar com o objetivo de encontrar a composição que apresentasse o melhor desempenho térmico com o menor custo dos materiais construtivos, considerando-se restrições estruturais. Foram utilizados os programas Rhinoceros e Energy Plus, além de plug-ins para modelagem paramétrica, o intercâmbio de informações entre os programas e a condução da otimização. Foram realizadas duas simulações, a primeira considerando os custos dos componentes construtivos e os graus-hora de aquecimento e resfriamento combinados e a segunda considerando os custos e graus-hora de aquecimento, que produziu resultados mais relevantes. Dois casos de cada solução de Pareto foram selecionados para análise, dentre 19,8 mil e 27,4 mil casos obtidos com uso de algoritmos evolucionários. Apesar das limitações de algumas das ferramentas, foi verificado um grande potencial de aplicação deste método no desenvolvimento de projetos arquitetônicos.

Resumo em Inglês:

Abstract The development of computer technology in the past few decades led optimization associated with parameterization to develop designs that perform better, with or without the use of computer simulation. The purpose of this study was to apply this method to optimize the shape of a single family residential building with the goal of finding the design that presented the best thermal performance with the lowest cost of construction materials, considering structural constraints. The software Rhinoceros, Energy Plus and plug-ins for parametric modelling, information exchange between software and conduction of optimization were used in this study. Two simulations were performed, one considering the cost of construction materials and combined heating and cooling degree-hours, the second considering cost and heating degree-hour, which produced more relevant results. Two cases of each Pareto Front were selected for analysis, out of 19.8 thousand and 27.4 thousand cases obtained through evolutionary algorithms. Despite the limitations presented by some tools, the study demonstrated that there is great potential for implementation of this technology in the development of architectural projects.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo deste trabalho é analisar incertezas físicas em simulação computacional de uma edificação residencial e sua implicação no desempenho térmico. O experimento foi elaborado com o método de Monte Carlo, que envolve as propriedades térmicas e físicas dos materiais da edificação. Foi analisada a sensibilidade das variáveis com coeficientes de regressão e correlação. Considerou-se o critério de graus-hora de desconforto por calor e por frio para o clima de Florianópolis, SC, conforme limites de conforto térmico adaptativo. Os resultados mostraram que as incertezas obtidas nos graus-hora são relativamente grandes, sendo de 32% no desconforto por frio e de 53% no desconforto por calor. Grande parte da incerteza é decorrente da temperatura média mensal do solo. Outras variáveis, como a absortância solar da cobertura e o calor específico da argamassa das paredes, resultam em impacto relevante no desconforto por calor, bem como a massa específica da argamassa e o calor específico da cerâmica das paredes no desconforto por frio. Essas variáveis precisam de maior precisão, seja por meio de bases de dados mais confiáveis, ou mesmo por medições em campo e/ou em laboratório.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of this paper is to analyse physical uncertainties in a computer simulation of a residential building and the implications for its thermal performance. The simulation experiment was performed using the Monte Carlo method, involving the thermal and physical properties of materials. The sensitivity of the variables was also analysed using regression and correlation coefficients. The degree-hours of discomfort criterion for heating and cooling for the climate of Florianópolis-SC were considered, according to adaptive thermal comfort limits. The results showed that uncertainties in degree-hours are high, i.e., 32% for cooling discomfort and 53% for heating discomfort. The uncertainty is largely due to the average monthly temperature of the ground. Other variables, such as the solar absorptance of the roof and the specific heat of the mortar of the walls had a relevant impact on heat discomfort. The density of the mortar and the specific heat of the brickwork walls affected the cooling discomfort. These variables need proper accuracy, either through more reliable databases and/or through field or laboratory measurements.

Resumo em Português:

Resumo O presente trabalho tem por objetivo analisar e avaliar a pertinência dos limites estabelecidos e propor uma metodologia de compatibilização entre os métodos de avaliação de desempenho térmico adotados pela NBR 15575. Os estudos foram realizados para a zona bioclimática 2 utilizando como caso-base uma edificação térrea de interesse social. Os estudos foram conduzidos através da simulação computacional de 300 configurações definidas aleatoriamente pelo método do hipercubo latino. A edificação foi modelada e configurada pelo programa DesignBuilder versão 3.0.0.105 e simuladas conforme os critérios da NBR 15575 para o dia típico de verão e inverno, e também para o ano inteiro por meio de arquivo climático de referência. A análise inicial mostra que não há compatibilidade entre os métodos "simplificado" e "por simulação" dos dias típicos, já que neste último praticamente todas as configurações são aprovadas. O método de simulação anual por graus-hora se mostrou mais coerente com os requisitos do método simplificado. Ao se estabelecer critérios de graus-hora de desconforto (GhD), foi possível estabelecer a compatibilidade entre os métodos, de modo que, para ser aprovada por simulação, a edificação deve atingir, no mínimo, o mesmo desempenho especificado pelo método simplificado. Os valores limites do método simplificado se mostraram coerentes entre si, cabendo apenas uma sugestão de aumento do valor mínimo da capacidade térmica.

Resumo em Inglês:

Abstract This paper aims to analyse and evaluate the relevance of the established limits, as well as to propose a compatibility methodology between the methods of evaluation of thermal performance adopted by NBR 15575. The studies were conducted for bioclimatic zone 2, taking a one-storey, social housing building as caso base. The studies were performed through a computer simulation of 300 randomly defined configurations using the Latin Hypercube method; the building was modelled and configured by the 3.0.0.105 Design Builder program version and then simulated according to NBR 15575's criteria for a typical summer and a typical winter day, as well for the entire year through a reference climate file. The results show that there is no compatibility between the simplified method and the simulation method in the typical days, since in the latter almost all configurations are approved. The annual simulation method by degree-hours proved to be more coherent with the requirements of the simplified method. By establishing discomfort degree-hours (DDH) criteria, it was possible to establish the compatibility between the methods, so that, in order to be approved by simulation, the building must present at least the performance specified by the simplified method. The limit values of the simplified method proved to be coherent, requiring only the indication of an increase in the minimum value of the thermal capacity.

Resumo em Português:

Resumo O desenho urbano e o planejamento físico das cidades podem ser elementos determinantes no comportamento ambiental dos espaços construídos. Dentre as variáveis climáticas afetadas pelas normas urbanísticas, o vento merece destaque. Este tem a sua velocidade de escoamento alterada pelas formas de ocupação e pelo adensamento urbano. Dentre as ferramentas disponíveis para estudo e predição desse fenômeno, tem-se o software de modelagem do espaço físico e de análise computacional da dinâmica dos fluidos, também conhecido como Computational Fluid Dynamics (CFD). Com o objetivo de analisar o escoamento do vento em cenários de quadras localizadas no setor central de Belém, PA (Brasil), considerando-se as prescrições urbanísticas relacionadas com os planos diretores urbanos de 1993 e 2008, recorreu-se ao uso de técnicas de modelagem computacional CFD. Analisando cenários urbanos simulados para Belém, PA, concluiu-se que o adensamento urbano e a redução dos recuos entre as edificações representam os maiores obstáculos ao escoamento do vento nos cenários simulados, visto que impõem a redução da velocidade do vento e do seu potencial de ventilação, ao que se associa a influência que a forma e a orientação dos edifícios produzem nas condições de circulação de ar no espaço urbano.

Resumo em Inglês:

Abstract Urban design and territorial planning can be key factors in the environmental behaviour of constructed spaces. Among the different climate variables influenced by urban standards, the wind has a crucial importance. The wind flow speed is changed by urban occupation and densification. One of the tools available to study and predict wind flow is the physical space modelling software and computational fluid dynamic analysis, also known as CFD (Computational Fluid Dynamics). The aim of this paper is to analyse wind flow in the central area of Belem, PA (Brazil), considering the urban planning prescriptions related to the Master Plans of 1993 and 2008. The method chosen in the study was CFD simulations. The results showed that urban densification and reduced indents between buildings are the biggest obstacles to wind flow in the simulated scenarios. These obstacles reduce wind speed and its ventilation potential, and are associated with the influence of the shape and orientation of buildings on the airflow conditions in urban areas.

Resumo em Português:

Resumo O artigo avalia o impacto da inserção de áreas verdes na diminuição do estresse térmico do pedestre em dias com desconforto por calor. Está focado em duas importantes ações voltadas à mobilidade urbana que consideraram a inserção de vegetação como estratégia de requalificação da paisagem urbana, em Curitiba: (1) o projeto para a implantação do primeiro metrô do Estado do Paraná e (2) a transformação da antiga Rodovia Federal BR-116 em via urbana. Considerando recortes urbanos relacionados a tais projetos como áreas de estudo (Sete de Setembro e Linha Verde), o objetivo da pesquisa é propor um índice que indique a cobertura vegetal necessária para haver reduções na temperatura do ar na escala do pedestre, considerando o período diurno em situação de verão. Adicionalmente, analisa-se o impacto no conforto térmico, por meio do universal thermal climate index (UTCI). Para isso, foram utilizadas medições em campo para a coleta de dados microclimáticos, bem como simulações computacionais com a ferramenta ENVI-met. Os resultados apontam que seria necessário um aumento de cerca de 70% de cobertura vegetal para uma redução de 1°C na temperatura ambiente média da área estudada, o que indica o potencial de resfriamento de áreas vegetadas em situações urbanas.

Resumo em Inglês:

Abstract This paper analyses the impact of the introduction of green areas on the reduction of pedestrian heat stress in days with heat discomfort. The paper focuses on two relevant urban mobility initiatives that use greenery enhancement as a strategy for the requalification of urban environments in Curitiba: (1) the proposal of the first underground railway system in the state and (2) the transformation of an interstate highway into an urban avenue. Segments of such projects are evaluated as study areas (Sete de Setembro and Linha Verde) with the aim of proposing an index that estimates the vegetation cover needed to promote air temperature drops at the pedestrian scale during daytime in summer. Additionally, the study analyses the impact on thermal comfort through the universal thermal climate index (UTCI). For that purpose, we carried out a field study where we monitored relevant meteorological data, as well as computer simulations using the ENVI-met model. Results suggest that an increase of 70% in vegetated fraction would be needed to offset 1°C in mean ambient temperature in the area analysed, which represents the cooling potential of vegetation fractions in urban conditions.

Resumo em Português:

Resumo O desenvolvimento de zonas bioclimáticas permite a elaboração de estratégias direcionadas para a construção de edifícios que sejam adequados a cada zona particular. No Brasil a NBR 15220-03:2005 apresenta o zoneamento bioclimático brasileiro e as diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social. Porém, desde sua publicação pesquisadores defendem a necessidade de uma revisão no zoneamento referindo, especialmente, a imprecisão na caracterização climática de cidades brasileiras. Por ser a única classificação climática no país, seu uso não se restringe às habitações de interesse social, sendo usada também para outras tipologias, o que reforça a necessidade de revisão. Com a contribuição destes pesquisadores, várias propostas surgiram para a revisão do atual zoneamento. O objetivo é discutir as várias propostas de zoneamento bioclimático brasileiro, tanto a da NBR 15220-3 quanto as propostas de revisão, mediante a aplicação delas à região de Colatina, ES. O método da pesquisa consistiu em aplicar dados dos arquivos climáticos de Colatina a cada uma das metodologias empregadas nas definições de zoneamento bioclimático. As análises mostraram que o método escolhido interfere diretamente na classificação climática de Colatina, fazendo com que a região estudada seja classificada na mesma zona climática, ou em zonas diferentes, das cidades próximas.

Resumo em Inglês:

Abstract The development of bioclimatic zones enables the design of strategies targeted specifically at the different areas where buildings are going to be constructed. The Brazilian Standard NBR 15220-03/2005 features the Brazilian Bioclimatic Zoning and Construction Guidelines For Low-Income Family Housing. However, since its publication, researchers have argued that the Brazilian Bioclimatic Zoning needs to be updated, especially regarding the climate accuracy of Brazilian cities. As this standard is the only climate classification in the country, its recommendations are applied to a wide variety of buildings, which highlights the need for a review. With the contribution of these researchers, several suggestions of updates to the current zoning have emerged. The purpose of this paper is to discuss different proposals for Brazilian bioclimatic zoning, both that of NBR 15220-3's and its review proposals, through their application in the region of Colatina, in the sate of Espírito Santo. The research method consisted in applying the Colatina climate database files to each methodology employed in the definitions of bioclimatic zoning. The results showed that the chosen method directly interferes in the climate classification of Colatina: depending on the method used, the area under study may be considered to be in the same zone as its neighbouring cities or in a different one.

Resumo em Português:

Resumo As áreas urbanas podem ser consideradas sistemas físicos, funcionais e também energéticos, nos quais seus componentes apresentam interdependências que condicionam seu metabolismo, desempenho e eficiência. O objetivo do presente artigo é analisar, de forma comparativa e multicriterial, estratégias em sustentabilidade urbana, na escala de bairros, tomando por base os casos de Cidade Pedra Branca (Palhoça, Brasil) e Vauban (Freiburg, Alemanha). Parâmetros e indicadores relativos à governança, morfologia urbana, mobilidade e acessibilidade urbanas, eficiência energética e suprimento de energia foram identificados, sistematizados e analisados segundo seu potencial de resolução de desafios técnicos, sociais, econômicos, ambientais e/ou institucionais. Os resultados mostraram que o planejamento urbano na escala do bairro pode colaborar decisivamente para melhorar as condições de vida das comunidades urbanas e auxiliar na administração municipal e setorial. Mostraram-se ainda promissoras as seguintes estratégias: forte governança pelo setor público ou pelos proprietários dos empreendimentos para controlar o cronograma e a qualidade dos projetos; aplicação de estratégia intersetorial para tornar mais eficiente o sistema de mobilidade urbana; e valorização da gestão da demanda de energia para ampliar o uso de energias renováveis e locais.

Resumo em Inglês:

Abstract Urban areas can be considered as physical, functional and also energy systems, whose components present interdependencies that affect their metabolism, performance and efficiency. The purpose of this article is to analyse, in a comparative and multi-criteria method, urban sustainability strategies at a neighbourhood scale, using two case studies: Cidade Pedra Branca (Palhoça, Brazil) and Vauban (Freiburg, Germany). Parameters and indicators on governance, urban morphology, urban mobility and accessibility, as well as energy efficiency and energy supply were identified, systematized and analysed for their potential to solve technical, social, economic, environmental and /or institutional challenges. The results showed that urban planning at a neighbourhood scale could certainly contribute to improve the living conditions of urban communities and assist municipalities to manage and integrate different sectors. Besides, the most promising strategies have shown to be: strong governance carried out by the public sector or building owners to control schedule and quality of urban development projects; application of integrated strategies to enable more suitable urban transport systems; and enhancement of both energy demand and supply to achieve a higher overall energy performance and increase the use of renewable and local energy systems.