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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2022.tde-24052023-144134
Document
Author
Full name
Roberto Bozza Namur
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Leite, Brenda Chaves Coelho (President)
Montero, Jorge Isaac Peren
Tribess, Arlindo
Title in Portuguese
Análise das condições ambientais em setores com diferentes estratégias de ventilação e climatização e propostas de intervenções para a melhoria da qualidade do ar interior e do conforto térmico no Hospital Universitário da Universidade de São Paulo (HU-USP).
Keywords in Portuguese
Ambientes hospitalares
Avaliação pós-ocupação
Conforto térmico
Qualidade do ar interior
Simulação computacional fluidodinâmica (CFD)
Abstract in Portuguese
Com o objetivo de analisar as condições de qualidade do ar interior e de conforto térmico em setores do segundo pavimento do Hospital Universitário da Universidade de São Paulo (HU) e propor intervenções simples visando a melhoria dessas condições, foram realizadas medições das variáveis de qualidade do ar interior e conforto térmico em cinco setores do segundo pavimento do HU (Centro Cirúrgico, Centro Obstétrico, Radiologia, Ambulatório e Hospital Dia) e aplicados questionários aos colaboradores destas áreas, usando técnicas de avaliação pós-ocupação. Com os resultados experimentais foram apontadas propostas de intervenção para melhoria dos problemas encontrados. Adicionalmente, para Sala de Cirurgia A, foram elaboradas propostas de intervenção estudadas por meio de simulações computacionais fluidodinâmicas (CFD). Em relação à qualidade do ar, os resultados experimentais mostraram que em todos os sistemas de distribuição de ar dutados havia deficiências na limpeza de dutos e manutenção de filtros, bom como problemas na localização do ponto de captação de ar externo. No Hospital Dia (sistema split) e no Ambulatório (ventilação natural), foi constatada ventilação insuficiente. Em alguns sistemas foram observadas deficiências de manutenção e de soluções de projeto. No Centro Cirúrgico, foram percebidas inadequações na forma de utilização do sistema de ar-condicionado, mantido desligado pelos usuários (devido ao seu desconforto) durante 73% do tempo de observação, propiciando altas concentrações de CO2. Nos demais setores, apenas os climatizados artificialmente apresentaram condições de conforto térmico satisfatórias. As intervenções propostas consistem desde recomendações de utilização e manutenção dos sistemas instalados, até intervenções na distribuição de ar nas salas e criação de sistemas auxiliares de ventilação mecânica. Simulou-se em CFD alternativas para o retorno do ar, insuflamento e layout da Sala de Cirurgia A. Os resultados mostraram impactos positivos na qualidade do ar com a implementação de um retorno adicional em paralelo com a pressurização do atual (e do adicional). A adoção da solução de insuflamento por difusores de quatro vias espalhados pelo teto trouxe benefícios tanto para o conforto térmico quanto para a redução das partículas em suspensão, a configuração com oito difusores foi a que apresentou os melhores resultados. Em resumo, os resultados mostraram que grande parte dos problemas de qualidade do ar encontrados podem ser mitigados com a adoção de medidas simples.
Title in English
Environmental conditions analysis in sectors with different ventilation and air conditioning strategies and intervention propositions to improve indoor air quality and thermal comfort at the University Hospital of the University of São Paulo (HU-USP).
Keywords in English
Computational fluid dynamics (CFD)
Healthcare buildings
Indoor air quality
Post occupancy evaluation
Thermal comfort
Abstract in English
This research aims to assess the indoor air quality and thermal comfort conditions in departments of the second floor of the University Hospital of Sao Paulo University (HU-USP) and to suggest simple interventions to improve those conditions. Thus, field measurements were conducted in five sectors of HU-USP (Surgical Center, Obstetric Center, Radiology, Ambulatory and Day-Hospital), and questionnaires were applied to the staff, using Post Occupancy Evaluation techniques. Interventions were suggested to mitigate the main problems found in the experimental results. Additionally, for Operating Room A, interventions were simulated using computational fluid dynamics (CFD) techniques. Regarding the indoor air quality, all ducted distribution systems presented duct cleaning issues, filters inefficiencies and problems in the external air intake position. At the Day-Hospital (split-system) and Ambulatory (natural ventilation), air renewal was insufficient. Some systems were found to be poorly maintained, lacking some air diffusers; others presented inadequate design solutions caused by a refurbishment prior to data collection. At the operating theatres, users turned off the air conditioning system several times during surgeries (73% of observation time), because of their thermal discomfort. These induced high concentrations of carbon dioxide in those rooms. Besides the surgical center, only the artificially climatized sectors presented satisfactory conditions for thermal comfort. The interventions proposed contemplated from system operations and maintenance guidelines to new mechanical ventilations, and also adaptations on the air distribution systems. At the Operation Theatre A alternatives of air inlets and outlets, and room layout were simulated. Results showed that indoor air quality were improved with an additional pressured outlet. The inlet solutions using four-way diffusers spread throughout the ceiling has brought benefits both to thermal comfort conditions and to the reduction of suspended particles. The configuration using eight four-ways diffusers was the most efficient. Summarizing, results showed that most of indoor air quality problems may be mitigated by simple solutions.
 
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Publishing Date
2023-05-26
 
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