Análise de desempenho de um sistema de ventilação natural de uma creche

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016O tempo despendido pelo ser humano no interior de edifícios tem aumentado, bem como a necessidade de uma boa qualidade do ar interior (QAI). Os sistemas de ventilação mecânica têm sido a escolha prioritária para climatização, o que elevou drasticamente o consumo energético nos edifícios na última década. A ventilação natural é uma solução passiva, capaz de responder às necessidades de climatização e com baixos custos associados. Esta dissertação de mestrado apresenta um conjunto de medições de sistemas de ventilação natural por deslocamento vertical do ar (DV) em três escolas localizadas na zona urbana de Lisboa: duas creches e uma universidade. As salas onde decorreram os ensaios possuem diferentes sistemas de ventilação (com e sem chaminé). Os resultados experimentais foram utilizados para avaliar o desempenho dos sistemas de ventilação natural e validar a capacidade do EnergyPlus para simular sistemas DV, com um modelo de três-nós implementado no seu código. Os resultados da Creche Areeiro revelam que o aumento da altura da chaminé, de 1m para 4m, diminui a temperatura interior da sala. Os resultados obtidos demonstram também que o desempenho dos sistemas DV é influenciado pelo número de plumas térmicas, que ao aumentar, conduz à diminuição da temperatura interior. Por fim, um aumento da área da grelha de admissão leva a uma redução da temperatura interior. A validação dos resultados demonstra que o EnergyPlus tem a capacidade de prever a altura neutra, com um erro médio inferior a 12%. A ferramenta computacional analisada determinou também o gradiente vertical de temperatura com um erro médio de 4% (com um desvio médio de 0.7ºC). Apesar da complexidade dos casos analisados, sem controlo das condições fronteira, a comparação entre os resultados medidos e simulados deve contribuir para um aumento de confiança do uso da ferramenta computacional EnergyPlus, de modo a simular sistemas de ventilação por deslocamento vertical de ar.The time that people spend indoors is increasing, as well as the need for good indoor air quality. Therefore, mechanical ventilation systems have been the first choice for air conditioning, which dramatically increased the energy consumption in buildings in the last decade. Natural ventilation is a passive solution, capable of responding to the air conditionings needs and with low associated costs. This master's thesis presents a set of measurements of natural displacement ventilation (DV) systems driven by buoyancy in three schools located in the urban area of Lisbon: two kindergartens and a university. The rooms, where took place the measurements, have different ventilation systems (with and without thermal chimney). The experimental results are used to analyze the performance of the installed natural ventilation system and to validate the capabilities of EnergyPlus to simulate natural DV systems, with a three-node DV model implemented on the thermal building software code. The experimental results show that increasing the stack height, of 1m to 4m, lowers the inside air temperature. The obtain results also demonstrate that natural DV systems performance is affected by the number of thermal plumes, that increasing, leads to a lower inside air temperature. Lastly, increase the inflow grille opening area leads to a reduction of the indoor air temperature. The validation results reveal that EnergyPlus is able to predict neutral height with an average error below 12%. Also proved to be capable to predict the vertical air temperature, with an average error of 4% (0.7ºC). Despite the complexity of the cases studied, without control of boundary conditions, the comparison between measured and simulated results should contribute to increase confidence of using EnergyPlus, to simulate natural DV driven by buoyancy