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TERMOFISIOLOGIA HUMANA NA AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO Eusébio...

Description

APLICAÇÃO DA TERMOFISIOLOGIA HUMANA NA AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO

Eusébio Conceição FCT

  • - Universidade do Algarve

- Faro

OBJECTIVOS

Desenvolvimento de um novo sistema de controlo de sistemas AVAC baseados na termofisiologia humana

Avaliação das condições de conforto térmico a que os ocupantes estão sujeitos em espaços equipados com sistema de chão radiante aquecido.

DESENVOLVIMENTO DE UM NOVO SISTEMA DE CONTROLO DE SISTEMAS AVAC BASEADOS NA TERMOFISIOLOGIA HUMANA

Eusébio Conceição,

António Sousa e Cristina Santiago FCT

  • - Universidade do Algarve

- Faro

Este estudo foi desenvolvido no decurso de um projeto financiado pelo QREN SIIDT 38798

RESUMO

Desenvolvimento de uma nova metodologia de controlo de sistemas AVAC baseada na termofisiologia humana.

Desenvolvimento de um novo método usado na avaliação da Temperatura Média Radiante,

usada nos sistemas de controlo.

RESPOSTA TÉRMICA DE EDIFÍCIOS Calculo do campo de radiação,

  • temperatura,
  • concentração,
  • conforto,

Esquema do edifício da Escola Superior de Educação e Comunicação (ESEC),

utilizado na simulação numérica.

Resultados Verão

Inverno

Evolução do índice PMV nas salas com janelas voltadas a SO (6),

NO (43),

NE (45) e SE (71).

Resultados Verão

Inverno

Evolução do índice PPD nas salas com janelas voltadas a SO (6),

NO (43),

NE (45) e SE (71).

Resultados Verão

Inverno

Evolução da temperatura do ar nas salas com janelas voltadas a SO(6),

NO(43),

NE(45) e SE(71).

Resultados Verão

Inverno

Evolução da TMR nas salas com janelas voltadas a SO (6),

NO (43),

NE (45) e SE (71).

Resultados Verão

Inverno

Evolução da concentração de dióxido de carbono nas salas com janelas voltadas a SO (6),

NO (43),

NE (45) e SE (71).

Resultados Verão

Inverno

Evolução da TMR da sala 6 (SO) e da temperatura das paredes e tetos.

Verão

Inverno

Evolução da TMR da sala 43 (NO) e da temperatura das paredes e tetos.

Resultados Verão

Inverno

Evolução da TMR da sala 45 (NE) e da temperatura das paredes e tetos.

Verão

Inverno

Evolução diária da TMR da sala 71 (NE) e da temperatura das paredes e tetos.

Conclusões • O sistema de ar condicionado garante condições de conforto,

dentro dos valores limites da Categoria B da ISO 7730: • no verão por valores positivos do índice PMV • no inverno por valores negativos do índice PMV.

• Apesar da temperatura do ar variar ao longo do dia,

o nível de conforto térmico mantém-se relativamente constante,

  • devido à variação da TMR.

• A temperatura dos tectos das salas e de algumas paredes interiores é uma boa estimativa da TMR dos respectivos e pode ser usada nos sistemas de controlo.

Perspectiva de Evolução Futura

Representação do Campus de Gambelas.

AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE CONFORTO TÉRMICO A QUE OS OCUPANTES ESTÃO SUJEITOS EM ESPAÇOS EQUIPADOS COM SISTEMA DE CHÃO RADIANTE AQUECIDO

Eusébio Conceição,

Cristina Santiago e Mª Manuela Lúcio FCT

  • - Universidade do Algarve

- Faro

Este estudo foi desenvolvido no decurso de um projeto financiando pela ROLEAR S.A.

RESUMO

Desenvolvimento de um sistema de chão radiante,

aquecido através da radiação solar,

e um sistema de ventilação forçada

Avaliação das condições de conforto térmico,

desconforto térmico local e qualidade do ar.

RESPOSTA TÉRMICA DE EDIFICIOS

  •   

Cálculo da temperatura dos espaços e dos fluidos,

Cálculo da temperatura das superfícies,

Cálculo da eficiência de colectores.

Câmara virtual equipada com chão radiante aquecido com água proveniente de colector solar.

RESPOSTA TÉRMICA DO CORPO HUMANO Arterial blood Venous blood

Clothing

  • [(k+1),(k+2)]
  • (k+1)
  • m Tranf (i,j)

[k,(k+1)] m at (i,j) m Tranf (i,j) .

Water

Water

  • c)m at (i,j)

Dynamic

Static

  • (k-1)
  • [(k-1),k] m Tranf (i,j)
  • (k+1)
  • m tv (i,j)
  • m tv (i,j)
  • (k-1)

[(k-2),(k-1)] m m at (i,j) m tv (i,j) Tranf (i,j)

Warm Ther-moreceptors

Rs (Imp/s)

Rd (Imp/s)

T1 T2

Arterial blood

T (o C)

Venous blood

  • t (s)

Cold Ther-moreceptors

Rs (Imp/s)

Rd (Imp/s)

T (oC)

  • t (s)

T1 T2

B T ( oC)

T2 T1

5 t (s)

- Heart 2

- Lungs 3

- Kidney 4

- Liver 5

  • - Stomach 6
  • - Intestine 7

- Dull

Radiation a1 b1 c1 c2

  • a) b) c) d)

Conduction

Fig 2.

Corpo humano dividido em 35 elementos e cada em 12 camadas.

Artérias,

veias e capilares e vestuário.

SIMULAÇÃO NUMERICA DE ESCOAMENTOS

Representação do compartimento virtual.

a) representação dos planos analisados,

  • localizados a X=130 cm,

Y=110 cm e Y=170 cm,

b) representação dos ocupantes na simulação numérica de escoamentos internos com transmissão de calor e massa em regime turbulento.

Metodologia Numérica DEFINIÇÃO DOS PARÂMETROS DE ENTRADA DAS QUATRO SITUAÇÕES ESTUDADAS.

Temperatura do ar exterior (°C)

Área do colector Caudal (m2) volúmico (m3/s)

Situação I

Situação II

Situação III

Situação IV

Resultados e Discussão CAMPO DE TEMPERATURAS NA CÂMARA VIRTUAL.

Situação I

Situação II

Situação III

Situação IV

17,423

20,365

17,761

23,726

17,408

20,318

17,678

23,643

17,436

20,403

17,829

23,794

17,405

20,307

17,658

23,624

16,833

18,555

14,543

20,523

Temperatura da superfície da madeira do piso (°C)

27,916

30,233

35,307

41,193

Temperatura da superfície do cimento no piso (°C)

34,758

36,447

46,356

52,192

Temperatura da superfície do isolamento no piso (°C)

21,708

22,155

25,537

28,884

Radiação

Temperatura da superfície à direita (°C) Temperatura da superfície à esquerda (°C) Temperatura da superfície à frente (°C) Temperatura da superfície a trás (°C) Temperatura da superfície do tecto (°C)

Resultados e Discussão

Escoamento em torno dos ocupantes

Campo de velocidade do ar no plano localizado a X=130cm,

  • nas situações: a) I,
  • b) II,
  • c) III e d) IV.

Resultados e Discussão

Escoamento em torno dos ocupantes

Campo da temperatura do ar no plano localizado a X=130cm,

  • nas situações: a) I,
  • b) II,
  • c) III e d) IV.

Resultados e Discussão Nível de conforto térmico

Campo de velocidade do ar,

em torno das 25 secções do corpo humano nas situações : a) I,

  • b) II,
  • c) III e d) IV.

Resultados e Discussão Nível de conforto térmico

Campo de temperatura do ar,

em torno das 25 secções do corpo humano nas situações: a) I,

  • b) II,
  • c) III e d) IV.

Resultados e Discussão Nível de conforto térmico Valores de PMV e PPD de cada um dos dois ocupantes,

em cada uma das quatro situações estudadas.

PMV 1 2 PPD

Situação Situação I II (16,

0,2) (16,

-0,199

0,454

  • 0,013 0,589 Situação Situação I II

Situação III (10,

Situação IV (16,

0,173

0,973

  • 0,731 Situação III
  • 1,023 Situação IV

5,817

9,306

5,617

24,993

5,004

12,264

16,235

27,113

RESULTS AND DISCUSSION Desconforto térmico local

Risco de resfriamento,

em torno das 25 secções do corpo humano nas situações: a) I,

  • b) II,
  • c) III e d) IV.

Resultados e Discussão Qualidade do ar (Concentração de dióxido de carbono )

Dióxido de carbono na respiração (mg/m3)

Situação I (16,

Situação II (16,

Situação III (10,

Situação IV (16,

Ocupante 1

1257,8

4296,85

4176,51

4377,64

Ocupante 2

1271,06

4111,727

4026,38

4155,65

Conclusões • O aumento do caudal aumenta a velocidade do ar e diminui a temperatura do ar.

•O aumento da área do colector aumenta a temperatura do ar.

•O aumento da temperatura exterior aumenta a temperatura do ar interior.

  • •As situações I ,

II e III garantem condições de conforto.

  • •De uma forma geral,

todas as situações apresentam risco de resfriamento reduzidos.

•A situação I garante qualidade do ar aceitável.

Perspectiva de Evolução Futura

Representação de um conjunto de edifícios de um estabelecimento de ensino.


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