Avaliação de conforto térmico em edificações comerciais que operam sob sistemas mistos de condicionamento ambiental em clima temperado e úmido

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015.Edificações mistas, de uma forma geral, são aquelas que operam predominantemente de forma passiva, mas que de acordo com a necessidade dos ocupantes podem recorrer à utilização do condicionamento artificial. Tais edifícios, ao oferecer a oportunidade de controle aos seus ocupantes, se tornam mais eficientes, reduzem os problemas relacionados à qualidade interna do ar e, assim, resultam em níveis mais altos de satisfação térmica. Embora o número de edificações mistas tenha crescido significativamente nos últimos anos, existe pouca informação a respeito do desempenho e da forma como elas são operadas. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho é avaliar as condições de conforto térmico em edificações que operam sob o modo misto de condicionamento, comparando-as às edificações que operam com sistemas centrais durante todo o ano, reunindo informações valiosas para a futura proposição de um método de avaliação no contexto brasileiro. Para este fim, foram selecionadas edificações comerciais que operam com os dois tipos de sistemas discutidos, onde se mediram as variáveis ambientais (temperatura do ar, velocidade do ar, temperatura de globo e umidade relativa do ar) simultaneamente ao preenchimento de questionários, aplicados a partir de um software desenvolvido pelo Laboratório de Eficiência Energética em Edificações (LabEEE/UFSC). Coletou-se um total de 2.688 votos subjetivos relacionados à percepção térmica e da velocidade do ar (1.274 em uma edificação com sistema central, e 1.414 em duas edificações com sistemas mistos), que envolveram todas as estações do ano de 2014. Os resultados apontaram diferenças pouco significativas entre os dois tipos de edificações analisadas, se considerados os votos de sensação, conforto e aceitabilidade térmica. No entanto, a temperatura neutra preferida apontou diferenças de 1,1°C entre os dois tipos de edificações, e de 2,6°C entre os dois modos de operação observados em edificações com sistemas mistos (ar condicionado vs. ventilação natural). Entre os gêneros, idades e condições físicas consideradas, estas diferenças atingiram 3,0°C ± 0,5°C. Os dados coletados em edificações que funcionam de forma mista mostraram que a sensação e a preferência térmica, além da preferência pela velocidade do ar, são dependentes do modo de operação e variam significativamente quando se transita entre um modo e outro. Concluiu-se ainda que a memória térmica é um fator de grande importância na escolha pela estratégia de climatização ambiental dos ocupantes, enquanto o método proveniente do modelo adaptativo foi considerado o mais eficaz para a avaliação de conforto térmico em edificações que operam de forma mista.Abstract : Mixed-mode buildings, briefly, are those that operate with a passive cooling system, changing accordingly with the occupants needs by using the air-conditioning system whenever the outdoor weather conditions turn into unfeasible for them. When offering the control opportunity to occupants, such buildings become more efficient, improve the internal air quality and deliver higher levels of thermal satisfaction. Although the number of these kinds of buildings significantly increased over the last years, the knowledge about the performance and operation mode is still unknown. Thus, the main objective of this work is to evaluate thermal comfort conditions in mixed-mode buildings and compare them to HVAC buildings, bringing together a framework for a future method under the Brazilian context. In order to achieve this particular aim, commercial buildings with the two kinds of climatization systems were analysed by measuring indoor climatic variables (air temperature, air speed, globe temperature and relative humidity) simultaneously to the application of electronic questionnaires, which were developed by the Energy Efficiency in Buildings Laboratory (LabEEE/UFSC). A total of 2.688 votes related to thermal and air speed perception were collected (1.247 votes in HVAC buildings and 1.414 in mixed-mode buildings), including the four seasons of 2014. The results showed no significant differences between the two kinds of buildings analysed when thermal sensation and acceptability votes were considered. However, the preferred neutral temperature showed 1.1K differences between the two types of buildings; and 2.6K between the two operating modes observed in the mixed-mode buildings (air conditioning or natural ventilation). The gender, age groups and body composition analysis resulted in 3.0K ± 0.5K differences in the preferred temperature. In addition, thermal sensation and preference votes in mixed-mode buildings showed a great dependence of the operating mode, varying when the building changes from naturally ventilated to artificially conditioning. Thermal history revealed to be a major factor in the climatization system chosen by the occupant, whereas the method from adaptive model was considered the most effective one in the evaluation process of thermal comfort in mixed-mode buildings