Desempenho térmico e energético em estabelecimentos assistenciais de saúde : três contextos climáticos do Brasil

Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, 2022.Os estabelecimentos assistenciais de saúde, além de servirem de local onde se oferece a assistência à saúde dos pacientes, devem apresentar características arquitetônicas que conciliem o conforto ambiental aos usuários com a eficiência energética. Partindo dessa premissa, esta dissertação avaliou o desempenho térmico e energético de uma tipologia arquitetônica hospitalar em particular, as Unidades de Pronto Atendimento (UPAs), tomando como base o projeto de referência em três contextos climáticos do Brasil - quente-seco, quente-úmido e subtropical. O estudo cumpriu as seguintes etapas: revisão de bibliografia, normas e legislações arquitetônicas específicas; caracterização e análise do objeto de estudo; e, por fim, execução, em duas fases, de simulações termoenergéticas do ambiente “sala de observação” ventilado naturalmente, realizadas com auxílio do programa DesignBuilder para as cidades de Brasília, Salvador e Florianópolis, que caracterizam os climas supracitados. Na primeira fase de simulações, analisou-se o percentual de horas ocupadas em conforto (POC), em função do índice de temperatura neutra (Tn) e a taxa de renovação de ar (ACH), para definir a orientação de implantação do projeto-referência mais apropriada à obtenção dessas renovações. Na segunda fase, avaliaram-se os ganhos térmicos da envoltória e a demanda de energia elétrica da sala de observação em sua forma básica (casobase) e em cenários com diferentes propostas para a melhoria da envoltória (cobertura e sombreamento). Os resultados apontaram que, no contexto climático de Brasília e Florianópolis, a sala de observação ventilada naturalmente com melhorias na envoltória – mudança da cobertura e instalação de dispositivos de sombreamento – alcançou índices satisfatórios de POC de 84% em Brasília e 80% em Florianópolis, bem como ACH superior a 12, além de eficiência energética nível A em ambas as cidades. No entanto, aplicadas as mesmas condições para Salvador, apenas o ACH foi satisfatório. No contexto climático de Salvador, apesar de essas melhorias não possibilitarem ao ambiente ventilado de forma natural índices adequados de conforto térmico e eficiência energética, elas permitiram ao ambiente climatizado artificialmente a redução da demanda de energia elétrica, obtendo nível A de eficiência energética (RTQ-C), com o percentual de redução (PRCEPreal-D) de 21,06%. Como base nesses resultados, indica-se um conjunto de diretrizes para os projetos de referência relacionados à orientação e às envoltórias, respectivamente para favorecer o aproveitamento da ventilação natural e reduzir ganhos térmicos para obter mais eficiência energética nos contextos climáticos analisados. Sua adoção teria como consequência a melhoria da qualidade ambiental dos espaços nos estabelecimentos assistenciais de saúde, contribuindo potencialmente para a redução de custos dos cofres públicos com climatização artificial e permitindo aos usuários ambientes mais saudáveis e humanizados.Health care establishments, in addition to serving as a place where health care is provided to patients, must have architectural characteristics that reconcile environmental comfort to users with energy efficiency. Based on this premise, this dissertation evaluated the thermal and energy performance of a hospital architectural typology in particular, the Emergency Care Units (UPAs), based on the reference project in three climatic contexts in Brazil - hot-dry, hot-humid. and subtropical. The study carried out the following steps: review of the bibliography, specific architectural norms and legislation; characterization and analysis of the object of study; and, finally, execution, in two phases, of thermoenergetic simulations of the naturally ventilated “observation room” environment, carried out with the help of the DesignBuilder program for the cities of Brasília, Salvador and Florianópolis, which characterize the aforementioned climates. In the first phase of simulations, the percentage of hours occupied in comfort (POC) was analyzed, as a function of the neutral temperature index (Tn) and the air renewal rate (ACH), in order to define the project implementation orientation. most appropriate reference for obtaining these renewals. In the second phase, the thermal gains of the envelope and the electrical energy demand of the observation room were evaluated in its basic form (base case) and in scenarios with different proposals for improving the envelope (coverage and shading). The results demonstrated that, in the climatic context of Brasília and Florianópolis, the naturally ventilated observation room with improvements in the envelope – changing the coverage and installing shading devices – reached satisfactory levels of POC, of 84% in Brasília and 80% in Florianópolis, as well as ACH greater than 12 and energy efficiency level A in both cities. However, applying the same conditions for Salvador, only the ACH was satisfactory. In the climatic context of Salvador, although these improvements did not allow the environment to be naturally ventilated with adequate levels of thermal comfort and energy efficiency, they allowed the artificially conditioned environment to reduce the demand for electricity, achieving level A of energy efficiency (RTQ- C), with a reduction percentage (PRCEPreal-D) of 21.06%. Based on these results, a set of guidelines is indicated for reference projects related to orientation and envelopes, respectively, to favor the use of natural ventilation and reduce thermal gains to obtain more energy efficiency in the analyzed climatic contexts. Its adoption would improve the environmental quality of spaces in health care establishments, potentially contributing to the reduction of costs in public coffers with artificial air conditioning and allowing users to have healthier and more humanized environments