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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.102.2017.tde-04092017-125132
Document
Author
Full name
Hector Fabian Marin Castaño
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2017
Supervisor
Committee
Chvatal, Karin Maria Soares (President)
Cóstola, Daniel
Franieck, Rosana Maria Caram
Nader, Gilder
Title in Portuguese
Impacto de dispositivos de sombreamento externos  e muro na ventilação natural e no desempenho térmico de uma habitação de interesse social térrea
Keywords in Portuguese
Coeficientes de pressão
Dispositivos de sombreamento
Muro
Simulação computacional
Túnel de vento
Ventilação natural
Abstract in Portuguese
Uma importante estratégia de projeto para melhorar o desempenho térmico das edificações em climas quentes e úmidos é a adoção conjunta da ventilação natural e de dispositivos de sombreamento. Contudo, quando a ventilação natural é ocasionada pela ação dos ventos nas edificações, as pressões do vento nas envoltórias da edificação são alteradas com a presença de elementos externos próximos que mudam as características do fluxo incidente. Deste modo, o presente trabalho tem como objetivo avaliar os impactos na ventilação natural, e nas temperaturas internas do ar e/ou no conforto térmico de uma habitação térrea em um clima quente e úmido, a partir do uso de diferentes dispositivos de sombreamento externos e muro. Para isso, foram realizadas simulações computacionais no programa EnergyPlus através do módulo AirflowNetwork. Foram realizados ensaios em túnel de vento de Camada Limite Atmosférica (CLA) para a obtenção dos coeficientes de pressão (Cps). Os resultados apontaram impactos específicos a cada elemento estudado, no entanto o fenômeno mais frequente nos casos com dispositivos de sombreamento foi a redução dos efeitos de sobrepressão e sucção. Quanto aos seus impactos nas renovações de ar, estes provocaram uma diminuição do fluxo de ar e, consequentemente, o aumento da temperatura no período predominantemente noturno. Entretanto, foi observado um maior impacto na atenuação das temperaturas internas nos períodos diurnos, que prevaleceu sobre o aumento nos períodos de ventilação. Destacou-se, dentre os dispositivos de sombreamento estudados, as proteções tipo veneziana por proporcionarem um melhor desempenho térmico. Já os muros, dentre todos os elementos estudados, foram os que tiveram maior impacto nos Cps. Tal fenômeno significou a diminuição da taxa de renovação de ar dentre 50 e 75%. O impacto mais sobressalente nas temperaturas internas nestes casos foi o aumento destas no período noturno, limitando o potencial da ventilação natural para a remoção de calor da edificação
Title in English
Impact of external shading devices and wall on natural ventilation and thermal performance of a ground floor low-cost house
Keywords in English
Computational simulation
Natural ventilation
Shading devices
Wall
Wind pressure coefficients
Wind tunnel
Abstract in English
An important design strategy for improving the thermal performance of buildings in hot and humid climates is the adoption of natural ventilation strategies and shading devices combined. However, when natural ventilation is wind-driven, the wind pressures on the building envelope are altered by the presence of nearby external elements that change the incident flows characteristics. Thus, the present work aims to evaluate the impacts on natural ventilation, and the internal air temperatures and/or the thermal comfort of a single ground floor low-cost house in a hot and humid climate, considering the use of different external shading devices and walls. For such, computational simulations were performed in the EnergyPlus program using the AirflowNetwork module. Atmospheric Limit Wind (CLA) wind tunnel tests were performed to obtain pressure coefficients (Cps). The results indicated specific impacts to each element studied, however the most frequent phenomenon in cases with shading devices was the reduction of the effects of overpressure and suction. As for their impacts on air changes rate, they caused a decrease in airflow and, consequently, an increase in temperature predominantly in the nocturnal period. However, a greater impact was observed in the attenuation of internal temperatures in the daytime periods, which prevailed over the increase in ventilation periods., Among the shading devices studied, venetian type protections for providing better thermal performance were highlighted. Among all the elements studied, the walls had the greatest impact on the Cps. This phenomenon meant the reduction of the air changes rate between 50 and 75%. The most significant impact on internal temperatures in these cases was the their increase at night, limiting the potential of natural ventilation to the removal of heat from the building.
 
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Publishing Date
2017-09-05
 
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