Estudo numérico da ventilação natural e conforto térmico em arranjos de edificações

Abstract

O Brasil é um país de clima predominantemente quente, portanto, métodos de obtenção de ventilação natural devem ser considerados como meio de se obter conforto térmico de ambientes. Este trabalho, tem como proposta investigar a ventilação natural e conforto térmico de arranjos de edificações, fazendo uso da Mecânica dos Fluidos Computacional. Para isso será utilizado o software OpenFOAM. Foram analisados quatro solver’s, sendo dois nativos do próprio OpenFOAM, e dois adaptados para resolver as equações de energia sem a consideração de efeitos de convecção natural. Para validação dos códigos foram analisados problemas tridimensionais utilizando-se o modelo de turbulência k − ε padrão. Posteriormente, foi realizada a análise de arranjos de edificações, em modelos bidimensionais (2D) e tridimensionais (3D). Inicialmente analisou-se um arranjo bidimensional de três geometrias variando o distanciamento entre elas como também a inclinação do solo, finalmente foi avaliado um modelo 3D de um projeto típico de residência do programa Minha casa, Minha Vida, inserida em um arranjo de edificações, simulando assim, um conjunto habitacional. No caso dos arranjos 2D, de forma geral, observou-se que as casas a sota-vento tiveram menores vazões e maiores temperaturas, em alguns casos 88% menos vazão de ar em relação a primeira, e temperaturas médias internas consideravelmente maiores, tendo o caso de maior diferença +9,4 K em relação a casa a barlavento. Porém, observou-se que aumentar o distanciamento e inclinação do solo diminuiu consideravelmente essas diferenças, tendo o caso mais afastado e mais inclinado, uma diferença máxima de 18% na vazão, e uma diferença de temperatura máxima de 4,8 K. Na análise do modelo padrão Minha casa, Minha vida, foi possível observar que alguns cômodos obtiveram desconforto térmico para o frio, causado pelas velocidades de vento, principalmente na casa a barlavento. As casas a sota-vento tiveram menos cômodos com desconforto para o frio, ficando a maioria dos ambientes dentro das faixas de conforto térmico.