Contextualização
A atualização da NBR 15.575 (Norma de Desempenho) para o Desempenho Térmico introduzida em 2021 trouxe alterações significativas para a avaliação via simulação computacional. Nessa atualização se encontra a obrigatoriedade da simulação do sistema de Ventilação Natural.
Esse material é um complemento ao artigo [0 Atualizações da NBR 15.575 para desempenho térmico].
O que é Ventilação Natural?
Por Ventilação Natural entende-se a troca de um volume de ar entre os ambientes ou com o ar externo à edificação através de suas aberturas (portas e janelas) sem o uso de um sistema de condicionamento de ar. A diferença de temperatura e pressão entre as massas de ar, além da contribuição da intensidade e direção dos ventos externos, resulta em um sistema de Ventilação Natural.
Importância
É de extrema importância considerar esse fenômeno na simulação computacional porque, além de influenciar nas temperaturas dos ambientes, está relacionado com ações passivas que as pessoas utilizam no dia a dia e que podem poupar bastante energia: o uso de janelas e venezianas. Incluir esse comportamento na simulação aproxima o modelo da realidade. Ao sentir calor é natural abrir as janelas. Assim como é natural fechar as janelas em dias mais frios.
Como era sob NBR-15.575-2013?
O texto da Norma em vigor desde 2013 trazia o sistema de Ventilação Natural como uma estratégia para obter o atendimento no dia típico de verão. Sob as regras de 2013, a ventilação natural era modelada de forma simplificada considerando que cada ambiente trocaria todo volume de ar em seu interior 1 (uma) vez. Essa troca era denominada renovação. O ar era trocado por um ar “novo”, ou seja, renovado.
Quando o resultado era o não atendimento no verão, uma nova simulação com 5 (cinco) renovações poderia ser feita. E, caso o não atendimento persistisse, considerava-se ainda o sombreamento de 50% das janelas. Esse sombreamento representava um elemento como uma veneziana ou uma cortina 50% aberta (ou 50% fechada). O sombreamento reduz a incidência solar e alivia a temperatura no interior do ambiente.
Como está sob NBR 15.575-2021?
Dada a sua importância, o texto atualizado da NBR 15.575-2021 detalha a modelagem desses elementos, assim como as suas regras. Se tratando de uma simulação anual, entender como a Ventilação Natural se comporta nos projetos tem ainda uma importância maior.
A simulação de Ventilação Natural é necessária para o atendimento mínimo da NBR 15.575-2021 (método de simulação) e deve ser feita sobre o edifício real e o edifício de referência. Por ela são avaliados os indicadores:
- Temperatura Operativa Mínima (ToMín [ºC]) e Máxima (ToMáx [ºC]); e
- Percentual de Horas dentro de uma Faixa de Temperatura (PHFT [%]).
Favorecer em projeto a ventilação natural vai contribuir com o atendimento dos critérios mínimos exigidos em norma.
Vale ressaltar que a simulação de Ventilação Natural NÃO considera elementos de condicionamento de ar.
As novas regras podem ser agrupadas de acordo com:
- Período de ocupação: Ambientes de Permanência Prolongada (APP) ou Ambientes de Permanência Transitória (APT);
- Tipo de ocupação do ambiente: Dormitórios, Salas, Uso Misto ou APT;
- Perfil de operação de janelas e seus pontos de controle;
- Portas internas ou externas;
- Edifício real e edifício de referência; e
- Exceções para banheiros.
Infiltração por Frestas
Os dados técnicos utilizados na modelagem estão descritos na Tabela:
Fonte: NBR 15.575-2021
Ocupação
Para os APPs as regras de controle de abertura das janelas e venezianas devem obedecer aos períodos de ocupação daquele ambiente, ou seja, apenas há operação quando há ocupação.
Os períodos de ocupação são:
- Dormitório: entre 00:00 e 7:59; entre 22:00 e 23:59;
- Sala: entre 14:00 e 21:59; e
- Uso Misto: entre 00:00 e 7:59; entre 14:00 e 23:59.
Portas
Internas: Portas internas devem permanecer sempre abertas entre APPs e APTs.
Externas: Portas externas devem ser consideradas sempre fechadas e com infiltração por frestas. Quando constituídas de vidro, devem seguir as mesmas regras definidas para janelas.
Varandas: Adotar a operação das janelas caso não representem a porta principal e considerar infiltração por frestas.
(Exceção!) Banheiros: Portas de banheiros devem permanecer sempre fechadas.
Janelas
APPs: Controladas pelas temperaturas (de bulbo seco) interna e externa. Devem abrir:
- Quando a temperatura interna for superior a 19ºC; e
- Quando a temperatura interna for superior a temperatura externa.
Quando fechadas, devem apresentar infiltração por frestas.
APTs: Devem ser consideradas sempre fechadas e com infiltração por frestas.
(Exceção!) Banheiros: Devem ser consideradas sempre abertas, com o percentual de abertura para ventilação conforme projeto.
Edifício de Referência: Aplicar o redimensionamento das janelas e considerar abertura fixa de 45% da área do piso (considerando os 17% de área de janela em relação à área de piso, obtém-se abertura para ventilação de 7.65% → 45% x 17% = 7.65%).
Venezianas
As venezianas devem ser modeladas de forma a proteger ou expor os elementos transparentes das janelas à irradiação solar.
APPs: Devem abrir quando a temperatura externa (de bulbo seco) for menor ou igual à 26ºC e fechar quando superar os 26ºC. Controle único para o ambiente.
APTs: Quando presentes, devem ser consideradas sempre fechadas.
Edifício de Referência: As venezianas não devem ser modeladas no edifício de referência.
Cargas Internas
A simulação de Ventilação Natural conta com as cargas internas indicadas em norma:
- Equipamentos elétricos;
- Iluminação artificial;
- Ocupação por pessoas.
Modelagem do Sistema de Ventilação Natural
Do ponto de vista do software de simulação (a Ignea utiliza o EnergyPlus), o sistema de Ventilação Natural é composto pela conexão entre ambientes (Zone) através de aberturas como portas (Door) e janelas (Window).
A transferência de massa de ar é feita com base nas diferenças de pressão e temperatura, levando em consideração as características externas simplificadas por nós (External Node) para fins de cálculo.
Para que o software seja capaz de modelar o sistema os ambientes devem possuir pelo menos duas aberturas.
Na imagem a seguir é possível identificar a direção do fluxo de ar entre os ambientes (setas) e a conexão feita entre eles (linhas tracejadas) com os nós externos.
Imagem 1 – Fonte: Manual de Referência do EnergyPlus – Airflow Network
Fontes
- Texto da Norma NBR 15.575-2021
- Manual de Referência do EnergyPlus