02 - Mestrado - Engenharia Civil
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Navegando 02 - Mestrado - Engenharia Civil por Autor "Atem, Camila Gregório"
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Item Análise de métodos de transferência de calor através do solo em simulações computacionais de edificaçõesSanches, Guilherme Vilela; Giglio, Thalita Gorban Ferreira [Orientador]; Ghis, Enedir; Atem, Camila GregórioResumo: A análise do desempenho termoenergético de edificações por meio de simulação computacional envolve diferentes variáveis que representam as características do edifício e de seu entorno, bem como as condições climáticas às quais ele está submetido Uma das variáveis de grande influência no desempenho termoenergético de edificações é a temperatura da interface entre o piso e o solo O programa EnergyPlus disponibiliza diferentes métodos para calcular a temperatura do solo abaixo da edificação, que atua como condição de contorno para a resolução dos balanços térmicos das superfícies As particularidades de cada um deles podem influenciar significativamente os resultados da simulação Uma mesma edificação pode alcançar diferentes níveis de eficiência energética ou diferentes indicadores de conforto quando simulada com cada um dos métodos Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo analisar a temperatura da superfície externa do piso obtida pelos métodos disponíveis no programa EnergyPlus e compará-la às temperaturas medidas em um protótipo habitacional de interesse social Para isso, a temperatura de interface entre o piso dos ambientes de permanência prolonganda e o solo foi monitorada durante o período de um ano, assim como as temperaturas do ar interno e externo Com base nas temperaturas monitoradas, um modelo computacional do protótipo habitacional foi calibrado, e a raiz do erro quadrático médio (RMSD) obtida para um dos ambientes foi igual a ,75°C O modelo computacional calibrado foi validado para cada mês de análise, com a maior RMSD obtida igual a 1,9°C, para o mês de maio Posteriormente, o modelo foi simulado com a utilização de diferentes métodos de transferência de calor através do solo: programa Slab; objeto GroundDomain:Slab, com os modelos de temperatura de solo não perturbado KusudaAchenbach, FinitteDifference e Xing; e o objeto Foundation:Kiva Os resultados das temperaturas da interface entre piso e solo e das temperaturas operativas dos ambientes simulados foram comparados com as temperaturas monitoradas O objeto GroundDomain:Slab com o modelo de temperatura de solo não perturbado FinitteDifference apresentou o comportamento mais próximo ao medido na edificação, com RMSD anual igual a ,59°C na análise da temperatura de interface entre piso e solo, e de ,88ºC na análise da temperatura operativa Desta forma, considera-se oportuno o emprego do objeto GroundDomain:Slab utilizando-se do modelo FinitteDifference em análises de desempenho termoenergético de edificações por simulação computacional Salienta-se ainda a importância da consideração das propriedades termofísicas do solo, devido à sua grande influência nos resultados da simulaçãoItem Benchmarking energético para edificações hoteleiras da cidade de Londrina-PR(2022-08-24) Guerra, Mariana Rolim; Giglio, Thalita Gorban Ferreira; Atem, Camila Gregório; Fossati, MicheleAs edificações hoteleiras possuem a ocupação dos apartamentos como sua principal variável de consumo, a qual se apresenta de forma aleatória, implicando em demandas flutuantes de energia e dificultando a busca por um modelo preciso de consumo energético. Esta pesquisa propôs modelos de benchmarking energético locais para edifícios hoteleiros, tendo como estudo de caso cinco edificações hoteleiras da cidade de Londrina-PR. Para isso, foi realizada a coleta de informações para caracterização das edificações da amostra por meio de questionários, entrevistas com os gestores, visitas no local e análise de projetos. Foram elaborados indicadores de intensidade de consumo de energia em operação com base em área construída (EUI), quantidade de diárias (EUID), área média dos apartamentos (EUIAM) e número de apartamentos (EUIAPTO) para identificar aquele que mais se aproxima do desempenho real dos hotéis da amostra. Foi utilizada regressão linear múltipla como ferramenta matemática para obtenção de equações de benchmark, as quais foram elaboradas tendo como variáveis respostas o consumo energético anual e os indicadores EUI, EUIAM e EUIAPTO. Esses modelos apresentaram, respectivamente, os valores de coeficiente de determinação de 0,97; 0,91; 0,92 e 0,81, valores que embasaram a escolha das melhores equações. A escala do benchmarking local adotada dividiu a amostra em três níveis de desempenho energético operacional sendo eficiente, típico e ineficiente. Das cinco edificações hoteleiras, duas foram classificadas como ineficiente em todos os modelos de benchmarking analisados, indicando potencial de melhoria por meio de medidas de eficiência energética. Outras duas como típicas em todos os modelos. E a última alternou sua classificação entre ineficiente e típica. Por fim, os resultados obtidos em um dos modelos de benchmarking gerados foram comparados com os obtidos pelo método nacional exposto pela Plataforma de Desempenho Energético Operacional – DEO e as diferenças entre eles expuseram a necessidade de realização do benchmarking local para essa amostra com o objetivo de se obter resultados mais precisos de desempenhoItem Determinação dos padrões de uso e fatores de influência no consumo de energia elétrica em edifícios comerciaisCiappina, Jéssica Castoldi Picchi; Giglio, Thalita Gorban Ferreira [Orientador]; Atem, Camila Gregório; Lukiantchuki, Marieli AzoiaResumo: A redução do consumo de energia nas edificações comerciais possui uma significativa contribuição para contenção dos gases do efeito estufa Em virtude disso, a previsão do consumo energético por meio de simulações termoenergéticas, favorece o delineamento de estratégias para atingir um desempenho energético satisfatório no edifício No entanto, há uma diferença significativa entre o consumo de energia estimado e o consumo real aferido nos edifícios Um dos motivos mais relevantes desta disparidade está na influência do comportamento do usuário no momento do uso e operação dos sistemas Contudo, o comportamento do usuário relacionado ao uso de energia é de difícil definição e quantificação, pois há diversos fatores que influenciam suas ações durante o uso dos sistemas Nessa perspectiva, este trabalho analisa a influência do usuário no consumo de energia levando em consideração o conjunto de fatores e a sinergia existente na operação dos sistemas de janela, elemento interno de sombreamento, iluminação e ar condicionado Para isso, foi realizada uma pesquisa de campo em um edifício comercial, com levantamento de dados por meio de entrevistas, medições, observações e coleta do consumo de energia Prosseguiu-se com o método estatístico de análise de cluster que identificou cinco grupos de padrões de uso em um edifício comercial de clima subtropical, e com o teste qui-quadrado foi possível verificar a influência dos fatores nos agrupamentos Mediante a caracterização e análise dos padrões de uso, foi constatado que todos operam os sistemas artificiais, porém nem todos interagem com as janelas e persianas O principal fator utilizado para diferenciação entre clusters foi a frequência no uso da ventilação natural, persianas e ar condicionado 33% dos usuários relataram preferência por ventilação natural, enquanto que 39% apresentaram preferência pelo condicionamento artificial O maior uso do condicionamento artificial ocorre na fachada leste Mesmo com um vidro eficiente, o excesso de área envidraçada resultou em uma frequência 2% maior no uso do condicionamento artificial destes usuários Quanto aos principais fatores que se assemelharam entre os grupos, foram o ruído externo, uma média de 59 dB com as janelas abertas na fachada leste, e o hábito de ligarem a iluminação artificial no momento de chegada Os resultados da pesquisa evidenciam a heterogeneidade existente no comportamento do usuário em relação ao uso de energia e a impossibilidade de se obter um modelo único de padrão de uso para ambientes comerciais e de prestação de serviçosItem Influência da tipologia de cobertura verde no desempenho termoenergético de edificações e no seu entornoBalvedi, Nádia Maria Welin; Giglio, Thalita Gorban Ferreira [Orientador]; Atem, Camila Gregório; Masiero, ÉricoResumo: A busca por estratégias passivas de eficiência energética tem, entre seus objetivos, reduzir o consumo de energia para refrigeração e aquecimento nas edificações Dentre as estratégias, a cobertura verde é bastante difundida como uma solução que oferece bom desempenho termoenergético e benefícios para o ambiente externo, tais como a umidificação e redução da temperatura do ar, redução do escoamento superficial de água pluvial e melhora na qualidade do ar No entanto, há uma grande variação no comportamento da cobertura verde a depender das condições climáticas a que está submetida Além disso, existe uma carência de estudos que abordem a variação da tipologia da cobertura verde buscando a diversidade existente em termos de vegetação e substrato Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo analisar a influência da tipologia da cobertura verde no desempenho termoenergético de edificações e no seu entorno em zonas bioclimáticas brasileiras Para isso, primeiramente definiu-se as características da cobertura verde a serem simuladas a partir de parâmetros disponíveis na literatura Os parâmetros foram combinados fatorialmente e geraram 1944 variações de cobertura verde para cada cidade para análise aprofundada da composição que apresenta menor consumo de energia para refrigeração e aquecimento Os resultados de consumo foram comparados ao desempenho obtido por duas coberturas de referência sendo elas a cobertura composta por laje maciça de concreto coberta por telha de fibrocimento com absortância solar de ,8 e pela cobertura fria, de mesma composição, porém com absortância solar de ,2 Por fim, foi analisado o balanço térmico anual da cobertura verde com menor consumo de energia e das coberturas de referência de forma a determinar qual cobertura apresentou maior benefício para o ambiente externo Os resultados mostraram que os parâmetros mais influentes se repetem entre os indicadores de desempenho Em geral, os parâmetros mais relevantes da cobertura verde para o consumo de energia para aquecimento e refrigeração foram o índice de área foliar da vegetação, a espessura e a transmitância térmica do substrato Para Porto Alegre, o baixo índice de área foliar combinado a elevada espessura e baixa transmitância térmica do substrato garantiu um bom desempenho termoenergético Para Brasília e São Luís foi importante o índice de área foliar elevado combinado com espessura intermediária e transmitância térmica intermediária e alta, respectivamente O balanço térmico mostrou como a tipologia da cobertura verde e o clima influenciam na quantidade de calor sensível liberado para o ambiente externo e a importância da evapotranspiração, para o equilíbrio do balançoItem Influência das mudanças climáticas na sensibilidade global de parâmetros termofísicos de habitações brasileirasNunes, Gustavo Henrique; Giglio, Thalita Gorban Ferreira [Orientador]; Melo, Ana Paula; Silva, Arthur Santos; Atem, Camila GregórioResumo: A construção civil é responsável por um grande impacto ambiental que contribui para alterações no clima mundial Segundo a Administração Nacional norte-americana da Aeronáutica e do Espaço (NASA), a anomalia de temperatura, em 22, foi 1,2 ºC maior do que a temperatura média de 1951 a 198, e o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) indica maiores aumentos para o futuro Para resultados mais fiéis quanto ao desempenho termoenergético e intervenções para conforto térmico e eficiência energética em edificações ao longo de toda a sua vida útil, é necessário o desenvolvimento de estudos que analisem a influência de mudanças climáticas, bem como a resposta térmica e energética do ambiente construído frente às condições ambientais futuras Isto posto, este trabalho teve como objetivo analisar os efeitos das mudanças climáticas no comportamento termoenergético de habitações sob os climas de Belém, Brasília, Curitiba e São Paulo, empregando simulações computacionais para identificar os índices de sensibilidade global de parâmetros termofísicos em diferentes períodos climáticos Para o desenvolvimento da pesquisa, com auxílio da ferramenta de progressão de arquivos climáticos CCWorldWeatherGen, validada neste trabalho a partir de dados meteorológicos medidos na estação do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo, foram gerados arquivos climáticos que representaram condições ambientais futuras referentes aos períodos dos anos 22 (211 a 24), 25 (241 a 27) e 28 (271 a 21), de acordo com o cenário A2 do IPCC Os resultados da validação da ferramenta CCWorldWeatherGen, indicaram que a técnica é eficaz e que a progressão de variáveis como a temperatura de bulbo seco e umidade relativa do ar do arquivo climático para o período 22, em São Paulo, principalmente nos meses mais quentes, possuem fidelidade pertinente aos valores medidos entre 211 e 219 Em relação aos anos climáticos de referência, os resultados das progressões sugeriram que, no período atual, 22, a temperatura do ar de Belém, Brasília, Curitiba e São Paulo, em média anual, é superior em 1,33 ºC, 1,14 ºC, 1,8 ºC e ,91 °C, e, até 21, será superior em 5,6 ºC, 4,6 ºC, 4,65 ºC e 4,23 °C, influenciando no conforto térmico dos usuários e no consumo de energia das edificações Dessa forma, a importância de parâmetros termofísicos, que refletem o desempenho térmico e energético do ambiente construído, também será afetada pelas mudanças climáticas Em síntese, os índices de sensibilidade de Morris, mostraram que, em Belém e Brasília, considerando um indicador de desempenho agregado a partir de um sistema de ventilação natural e outro híbrido, os parâmetros termofísicos mais importantes, alternando a ordenação em Brasília ao longo dos anos, são o fator de ventilação, a absortância solar da envoltória e a transmitância térmica das paredes Em Curitiba e em São Paulo, que passarão por alterações climáticas mais determinantes, os parâmetros termofísicos mais importantes para o desempenho agregado são a transmitância e capacidade térmica das paredes e absortância solar da envoltória Concluiu-se, também, que o projeto de edificações deve, necessariamente, considerar mudanças climáticas, de modo que o ambiente construído possua resiliência em seu desempenho Adicionalmente, mais estudos são fundamentais para mais avanços no temaItem Influência dos parâmetros termofísicos no desempenho térmico de edificações residenciais em sistemas construtivos levesZara, Rafaela Benan; Giglio, Thalita Gorban Ferreira [Orientador]; Atem, Camila Gregório; Silva, Arthur SantosResumo: Os sistemas construtivos leves representam uma alternativa ao grande impacto ambiental causado pela alvenaria convencional, oferecendo maior produtividade e qualidade para a edificação com menores danos ao meio ambiente No entanto, a difusão da tecnologia tem sido bastante limitada no Brasil A dificuldade de inserção do sistema construtivo no país, entre outros aspectos, pode estar relacionada à baixa massa térmica da envoltória, importante propriedade para controle das trocas de calor A norma brasileira de desempenho, ABNT NBR 15575, limita a capacidade térmica das envoltórias em 13 kJ/m²·K, muito acima dos valores obtidos por sistemas leves Por outro lado, o método de avaliação da norma é muito simplificado e não considera a correlação entre os elementos construtivos da envoltória A literatura, por sua vez, aponta a necessidade de avaliação global da edificação, considerando a interação entre os elementos e suas propriedades Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo analisar a influência dos parâmetros termofísicos no desempenho termoenergético de edificações residenciais com sistemas construtivos leves em três zonas bioclimáticas brasileiras Para isso, primeiramente definiu-se as características construtivas a serem simuladas por meio da análise de composições de envoltória de sistemas leves utilizadas no Brasil Os parâmetros termofísicos foram combinados fatorialmente e simulados pelo método do Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Residenciais (RTQ R) Por fim, foi empregado a análise de variância (ANOVA) de forma a determinar quais os parâmetros mais influentes nos indicadores graus-hora de resfriamento (GHR), consumo relativo para aquecimento (CA), consumo relativo para refrigeração (CR) e equivalente numérico da envoltória Os resultados mostraram que os parâmetros mais influentes se repetem entre os indicadores de desempenho, diferindo na ordem e na parcela de influência entre eles Em geral, os parâmetros mais relevantes em sistemas construtivos leves para o indicador graus-hora de resfriamento foram a absortância solar (4% a 44%) e transmitância térmica das paredes externas (1% a 14%) para Curitiba e São Paulo e a absortância solar das paredes externas (72%) e a interação entre transmitância térmica e absortância solar das paredes externas (9%) para Belém No consumo relativo para aquecimento, os parâmetros mais influentes foram a transmitância térmica das paredes externas (5% a 67%) e o contato do piso com o solo (15% a 34%) No consumo relativo para refrigeração, o contato com o solo (6% a 71%), absortância solar (13% a 62%) e transmitância térmica das paredes externas (2% a 14%) foram os mais influentes nas três cidades analisadas A baixa transmitância térmica e o contato com o solo, em especial, são estratégias interessantes para suprir a baixa capacidade térmica dessas edificações, adquirindo uma importância maior quando comparados a edificações pesadas Além disso, nota-se que a utilização das características mais influentes nos indicadores não garante um bom desempenho termoenergético, mas a combinação adequada das propriedades da envoltória como um todoItem Medida da taxa de ventilação natural em salas de aula: aplicação de métodos de gás traçador com CO2(2023-11-23) Decker, Pedro Henrique Bruder; Atem, Camila Gregório; Giglio, Thalita Gorban Ferreira; Lukiantchuki, Marieli AzoiaA ventilação de ambientes internos é relevante para o conforto térmico dos ocupantes, eficiência energética das edificações e tem papel fundamental na qualidade do ar interno (QAI). Um dos parâmetros mais importantes para a QAI é a taxa de renovação de ar, cuja determinação é complexa, em especial para recintos com ventilação natural e grandes áreas de abertura. Apesar dessas características serem comuns nos ambientes escolares brasileiros, este trabalho identificou carência de estudos que mediram a taxa de ventilação em salas de aula no país. A fim de preencher essa lacuna, mediu-se a taxa de renovação de ar de quatro salas de aula. Adotaram-se dois procedimentos para a execução dos ensaios. A partir do método do decaimento da concentração, conforme norma ISO 12569 (2017), com CO2 injetado a partir de cilindro, mediu-se a taxa em cenários de ventilação cruzada, unilateral e de infiltração, com total de 72 experimentos; e durante 21 aulas, aproveitando do CO2 gerado pela respiração dos ocupantes. Se identificou boa correlação entre os resultados obtidos pelos dois métodos. A taxa média registrada por configuração de abertura nos ensaios com cilindro variou entre 0,8 h-1 para INF; 2,3 h-1 para VU2; 8,5 h-1 para VU1, 8,5 h-1 para VC2 e 24,6 h-1 para VC1. A taxa média de ventilação das aulas em que a ventilação era cruzada foi de 12,3 h-1, e quando unilateral, 4,3 h-1. Nota-se que não houve correspondência entre as configurações idealizadas e as configurações adotadas durante as aulas, pois os ocupantes não abriram as esquadrias basculantes em nenhum momento. A comparação das taxas medidas com a previsão de modelos analíticos simplificados existentes na literatura identificou baixa precisão das estimativas. Avaliou-se as taxas medidas como satisfatórias, mesmo em cenários com ventilação unilateral, desde que com áreas de abertura devidamente dimensionadas e operadas pelos ocupantes.