Abstract Natural ventilation is an important passive cooling strategy in regions of tropical climate. However, bulkheads present in the surroundings of buildings, such as boundary walls, can compromise the effectiveness of this resource. Few studies have focused on quantifying the influence of these elements on wind behavior. Thus, this study aimed to assess the impacts of boundary walls on natural ventilation in low-cost single-story residential buildings. Four scenarios were explored employing computational fluid dynamics (CFD): (1) buildings without boundary walls; (2) buildings with partial boundary walls; (3) buildings with total closure and solid front wall; and (4) buildings with total closure and air passages in the front wall. The results showed that the incorporation of boundary walls in the buildings worsened the existing ventilation conditions. The worst scenario for wind exploitation was total closure with solid front walls. The replacement of solid front walls with walls with air passages increased wind speed inside the building by 42%. Thus, the inclusion of air passages can combine the need to delimit the land with a lower impact on natural ventilation conditions.

Resumo A ventilação natural é uma importante estratégia de resfriamento passivo das edificações em climas tropicais. Entretanto, o aproveitamento desse recurso pode ser prejudicado por anteparos presentes no entorno das edificações, tais como os muros. Contudo, escassos estudos se dedicaram a quantificar a influência desses elementos no comportamento dos ventos. O objetivo dessa pesquisa foi investigar os efeitos da incorporação de muros nas condições de ventilação natural em habitações populares térreas. Com a utilização de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics), foram analisados quatro cenários: (1) edificação sem fechamento do lote; (2) com fechamento parcial; (3) com fechamento total e muro frontal sólido; e (4) com fechamento total e muro frontal vazado. Os resultados indicaram que a incorporação dos muros agravou as condições de ventilação existentes na edificação. O pior cenário para o aproveitamento dos ventos foi o fechamento total do lote com muros sólidos. A substituição de muros frontais sólidos por muros com componentes vazados gerou um incremento de 42% nos valores de velocidade do vento dentro da edificação. Assim, destaca-se que a inclusão de elementos vazados pode aliar a necessidade de delimitação do lote com menores impactos nas condições de ventilação natural.

Resumo O aquecimento global torna necessário o benchmarking do tecido urbano para desenvolver políticas que possam promover a resiliência urbana ao calor. O objetivo desta pesquisa é identificar padrões do tecido urbano que produzem a retroalimentação negativa do sistema climático urbano naturalmente. O método contempla o uso de imagens Landsat-8, para estimar e mapear a temperatura das superfícies e suas características espectrais (albedo, emissividade, fração de cobertura de vegetação e índice de umidade por diferença normalizada), a integração dos dados em um espaço celular georreferenciado, análises de correlação, autocorrelação e de clusters, e identificação de zonas climáticas locais. A área de estudos é São José dos Campos, SP, Brasil, onde a zona climática local 3, com construções compactas de pequeno porte, é predominante. A maior diferença de temperatura de superfície entre clusters foi 12 °C e ocorreu entre áreas verdes e permeáveis e áreas áreas plenamente impermeabilizadas com extensas construções. As análises permitiram inferir a dependência espacial da temperatura da superfície, apesar da variabilidade sazonal, indicando que ela pode ser utilizada para identificar fatores que influenciam processos de retroalimentação do sistema climático urbano, zonas climáticas locais, e auxiliar no desenvolvimento de políticas de adaptação e resiliência urbana ao calor.

Abstract Global warming makes urban fabric benchmarking necessary for the development of policies that promote urban heat resilience. This research is aimed at identifying urban fabric patterns, which can promote the negative feedback of the urban climate system naturally. The method includes the use of Landsat-8 satellite images to estimate and to map the land surface temperatures and its spectral features (albedo, emissivity, fraction vegetation cover and normalised difference moisture index), the data integration at a cellular georeferenced space, correlation, autocorrelation and clusters analyses and the identification of local climate zones. The study area is São José dos Campos, SP, Brazil, where local climate zone 3, where compact, small buildings predominate. The biggest difference in surface temperature was 12 °C and was detected between areas with permeable and shaded surfaces, associated with the presence of trees, and fully impermeable surfaces with large buildings. The analyses showed the spatial dependence of surface temperature, despite seasonal variability, indicating that it can be used to identify factors which influence feedback processes of the urban climate system, which can help in the development of policies to promote urban adaptation and heat resilience.

Resumo Na construção civil a excessiva exposição ao calor pode causar sobrecarga térmica e danos à saúde do trabalhador. Este estudo apresenta uma análise da exposição ao calor de 64 trabalhadores que desenvolvem atividades sobre lajes de concreto em construção de estruturas de concreto em edifícios. Para tanto, utiliza-se o índice de bulbo úmido termômetro de globo (IBUTG), obtido a partir das temperaturas de bulbo úmido natural, de bulbo seco e de globo, medidas sobre as lajes, e analisado em conjunto com taxas metabólicas estimadas para cada função de trabalho, conforme as normas da International Standardization for Organization (ISO). A avaliação foi feita de acordo com os critérios da legislação brasileira, aplicando-se a Norma Regulamentadora Nº 15 (NR-15), do Ministério do Trabalho. Os resultados demonstram que há necessidade de gerenciamento e adoção de medidas de controle, em especial de pausas para descanso térmico visando ao resfriamento corporal para evitar doenças oriundas do calor. Conclui-se que, como o número de horas de pausa para recuperação térmica é significativo em relação ao número de horas totais de trabalho medidas (39% para atividades pesadas e 20% para atividades moderadas), o regime trabalho/descanso adequado tem potencial para afetar o ritmo de trabalho na construção civil.

Abstract In the construction industry, excessive heat exposure may cause thermal overload and damage workers' health. This study presents an analysis of the heat exposure of sixty-four workers performing activities on concrete slabs in the construction of concrete structures in buildings. In order to do that, the Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) obtained from temperatures of natural wet bulb, dry bulb and black globe, measured on the slabs and analysed along with estimated metabolic rates was used for each work function, according to standards from International Standardization for Organization (ISO). The evaluation was made using criteria set by Brazilian laws, applying the Regulatory Standard Number 15 from the Ministry of Labour. The results showed there is a need to manage and adopt control measures, especially thermal rest breaks, aimed at body cooling to avoid diseases caused by heat. The study concluded that as the number of hours of thermal recovery rest is significant in relation to the number of total hours of work measured (39% for heavy activities and 20% for moderate activities), the adequate work/rest scheme can potentially affect the work pace in construction.

Resumo O aproveitamento da luz diurna minimiza o consumo de energia com iluminação artificial e proporciona maior qualidade visual para seus usuários. Porém, essa estratégia deve ser estudada com cautela para que não resulte em ganhos térmicos excessivos e ofuscamento. Este artigo demonstra o potencial de economia de energia, qualidade visual e térmica de sistemas de iluminação com controle de potência (dimmers) e persianas automatizadas. O estudo se baseia na simulação computacional integrada de um edifício comercial em Campinas. Os programas Daysim e EnergyPlus foram utilizados para estimar: probabilidade de ocorrência de ofuscamento, consumo de energia e ganhos de calor. Comparados a um sistema de iluminação artificial convencional, ligado durante o dia, os sistemas estudados economizaram até 4% de energia. Apesar da modesta contribuição na economia de energia, obteve-se melhor qualidade visual dos espaços, medida através do índice de probabilidade de ocorrência de ofuscamento, o useful daylight index (UDI). Este estudo promove uma discussão acerca da necessidade de se avaliar a eficiência energética de um sistema em conjunto com a qualidade ambiental dos espaços. Ressalta também a importância de se considerar a particularidade de cada caso em função das interações entre o edifício e o meio.

Abstract The use of daylight in buildings reduces energy consumption with artificial lighting while at the same time provides better visual quality for their occupants. However, this strategy should be applied with caution so that the drawbacks (excessive heat gain and glare) do not outweigh the benefits. This paper demonstrates the potential of energy conservation and the visual/thermal quality of lighting systems with dimmers and automated blinds. The study is based on integrated computer simulation of a commercial building in Campinas, Brazil. The programs Daysim and EnergyPlus were used to estimate: the likely occurrence of glare, the energy consumption and heat gains. Compared to a conventional lighting system active all day, these systems can save up to 4% of the total energy use, while at the same time offering better visual quality. Despite the modest contribution to energy savings, this solution shows better visual quality indoors, quantified by the useful daylight index (UDI). This study promotes a discussion on the need to evaluate the energy efficiency of systems along with environmental quality. It also highlights the importance of considering the singularity of each case with regard to the interactions between the building and the environment.

Resumo A ventilação natural é uma estratégia projetual passiva que deve ser usada sempre que possível em países de clima quente como o Brasil. Entre os vários métodos para predizer o comportamento da ventilação natural está o uso da dinâmica de fluidos computacional. O objetivo deste artigo é analisar a ventilação natural por ação dos ventos no interior de edifícios usando o método de simulação por CFD. A pesquisa toma como estudos de caso três edifícios multifamiliares do Programa Minha Casa, Minha Vida. Analisou-se o desempenho da ventilação para três ângulos de incidência do vento (0º, 90º e 135º). São apresentados resultados quantitativos (velocidade média do vento em cada ambiente interno) e qualitativos (imagens do fluxo de ar externo e interno). Os resultados indicaram melhor desempenho de ventilação na tipologia 1, com planta do tipo "H", na qual a abertura localizada na grande reentrância representou papel determinante. Na tipologia 2, com volumetria próxima ao quadrado, a solução de ventilar banheiro e cozinha através da abertura da área de serviço mostrou-se ineficiente. O pior desempenho foi verificado na tipologia 3, caracterizada por maiores fachadas monolíticas (sem reentrâncias).

Abstract Natural ventilation is a passive architectural design strategy that should be used whenever possible in hot climate countries like Brazil. One of the several methods used to predict the behaviour of natural ventilation is computational fluid dynamics or CFD. The purpose of this paper is to analyse natural ventilation by wind action inside buildings by using the CFD simulation method. Three multifamily buildings from the Brazilian housing program Minha Casa, Minha Vida were taken as case studies. The performance of ventilation for three wind incidence angles (0º, 90º and 135º) is analysed. The study presents both quantitative results (average wind speed in each internal environment) and qualitative results (images of the external and internal air flow). The results indicate best ventilation performance in type 1, "H" type design, wherein the large opening in the indentation played a decisive role. In the type 2 design, a near square typology, the design solution to ventilate the bathroom and kitchen through the opening of the service area proved to be inefficient. The worst performance was seen in type 3, a building with large monolithic facades (no indentations).

Resumo A avaliação do desempenho térmico de edificações que utilizam coberturas verdes, paredes vivas ou paredes verdes como elemento de proteção da envoltória é um campo de grande importância para os profissionais de arquitetura e engenharia, por minimizar o ganho de calor, proporcionar melhor condição térmica e aprimorar seu desempenho. Este trabalho apresenta três diferentes estudos de desempenho térmico com revestimentos vegetais: 1) um estudo de caso com cobertura verde, 2) um estudo experimental com parede viva, e 3) um estudo de caso com parede verde, todos com medições comparativas e simultâneas entre superfícies expostas e protegidas pelo verde. Os parâmetros medidos foram temperatura, umidade relativa, velocidade do ar, temperatura radiante média e temperatura das superfícies internas e externas das envoltórias. Tais análises levaram à conclusão de que o uso da vegetação como elemento de proteção em coberturas e fachadas atua positivamente sobre os fluxos de calor na envoltória, representando uma importante ferramenta para o controle térmico passivo de altas temperaturas no interior das edificações.

Abstract The evaluation of the thermal performance of buildings using green roofs, living walls or green walls as envelope protection elements is a very important tool for architects and engineers to minimize heat gain, provide better thermal condition and improve thermal performance. This paper presents three different studies of thermal performance of buildings with green cover: 1) a case study of a green roof, 2) an experimental study of a living wall, and 3) a case study of a green wall; all of which include comparative and concurrent measurements between exposed surfaces and surfaces protected by vegetation. The parameters measured were air temperature, relative humidity, air speed and mean radiant temperature, as well as the inner and outer temperature of the walls. Those analyses led to the conclusion that the use of vegetation as a protection element on roofs and façades acts positively on the heat flows in the envelope, representing an important tool for passive thermal control of high temperatures inside the buildings.

Este artigo apresenta resultados de um estudo sobre conforto térmico em espaços públicos de passagem, em ruas de pedestres nas cidades de Campinas, Bauru e Presidente Prudente, no Estado de São Paulo. O estudo foi desenvolvido dentro de uma pesquisa mais ampla sobre o conforto térmico em diferentes tipos de espaços urbanos abertos, nas mesmas cidades. A metodologia empregada envolveu o monitoramento microclimático (temperatura, temperatura de globo, umidade relativa do ar, velocidade do ar e radiação solar global), em diferentes condições de tempo, e entrevistas estruturadas, para identificar a sensação térmica e as variáveis pessoais dos usuários. A análise dos resultados permitiu identificar diferenças entre a sensação térmica real (ASV) e o conforto calculado pela temperatura fisiológica equivalente (PET). Os limites de conforto térmico variaram entre as cidades: 20-29 ºC para Campinas, 21-30 ºC para Bauru, e 14-24 ºC para Presidente Prudente. Entretanto, a sensação de neutralidade térmica para 59,5% do total da amostra (308 de 519 indivíduos) foi de 18 a 26 ºC. Esses resultados são compatíveis com os limites propostos por Monteiro e Alucci (2007) para a cidade de São Paulo e podem contribuir como parâmetro de avaliação da qualidade térmica de outros espaços públicos de passagem nas mesmas cidades.

This paper presents the results of a study on the thermal comfort in open urban spaces, undertaken in pedestrian streets located in the three towns, Campinas, Baurú, and Presidente Prudente, in the state of Sao Paulo. The study was developed as part of a more extensive project on thermal comfort in different kinds of open public spaces in Brazil. The methodology involved monitoring the microclimatic variables (air and globe temperature, humidity, air velocity and global solar radiation), and structured interviews, in order to assess the actual thermal comfort through the Actual Sensation Vote (ASV) and the personal users' variables. The Physiological Equivalent Temperature (PET) was also calculated. The results show different limits for neutral temperature in each city: 20-29ºC for Campinas, 21-30 ºC for Bauru and 14-24 ºC for Presidente Prudente). However, 59.5% of the total sample (308 out of 519 individuals) indicated comfort limits ranging from 18 to 26 ºC, which is consistent with the limits proposed by Monteiro and Alucci for the city of Sao Paulo. These results can contribute to evaluate the thermal quality of other public spaces in the same towns.

As características termorreguladoras das árvores podem ser mais bem aproveitadas quando há um conhecimento sobre o conforto térmico proporcionado por um indivíduo arbóreo isolado em seu raio de influência. Vários índices de avaliação de conforto térmico têm sido utilizados, mas poucos são, de fato, adaptados à realidade brasileira. O objetivo deste trabalho é comparar os resultados de três índices de conforto térmico em ambientes externos, a Carta Bioclimática Tridimensional para clima Tropical de Altitude, o PET e o PMV, para a avaliação do comportamento de três diferentes espécies arbóreas no microclima urbano: ipê-amarelo, jambolão e mangueira. A pesquisa foi dividida em três etapas: (a) seleção dos locais de medição apropriados e os indivíduos arbóreos; (b) coleta dos parâmetros ambientais: radiação solar, temperatura do ar e de globo, velocidade do vento e umidade relativa do ar; e (c) comparação de índices por meio do parâmetro Unidade de Hora Confortável. Os resultados mostram que o conforto térmico propiciado pelas diferentes espécies ao longo do ano, independentemente dos índices utilizados na análise, dependem da arquitetura da copa. O ipê-amarelo é a espécie que proporciona melhor sensação de conforto térmico, enquanto as espécies perenes, como o jambolão e a mangueira, têm maior influência sobre a sensação térmica no entorno imediato no período de verão do que no inverno, com condições mais confortáveis encontradas à sombra da copa da árvore.

The thermoregulatory characteristics of trees can be used effectively when there is knowledge available about the thermal comfort provided by an individual isolated tree in its radius of influence. Several thermal comfort indices have been used, but only a few of them are actually adapted to the Brazilian reality. The aim of this study is to compare results using three thermal comfort indices in outdoor environments - the Tridimensional Bioclimatic Chart, and the PET and PMV indices to evaluate the performance of three different species in the urban microclimate: Ipê-Amarelo, Jambolão and Mangueira. The research was divided into three stages: (a) selection of appropriate measurement sites and individual trees; (b) collection of environmental parameters: solar radiation, air and globe temperatures, relative humidity and wind speed; (c) comparison of the results obtained for the three indices through the parameter Comfort Hours Unit. The results show that the thermal comfort provided by species throughout the year regardless of the thermal comfort index used in the analysis depends on the canopy architecture. Ipê-amarelo is the species that provides the best thermal comfort sensation, while perennial species like Jambolão and Mangueira influence the thermal sensation in the near surroundings more strongly in summer than in winter, with more comfortable conditions in the shadow of the tree canopy.

Esta pesquisa investigou o papel dos fragmentos florestais urbanos no conforto térmico. Para tanto, foram monitoradas cinco localidades na cidade de Campinas (Brasil) durante o verão, outono e inverno de 2009. Os dados microclimáticos foram obtidos com o uso de uma estação meteorológica portátil, que mediu temperatura e umidade do ar, radiação, velocidade do vento e temperatura de globo. Além disso, aplicou-se questionários estruturados e fez-se observações de campo para a avaliação das condições de conforto térmico e da percepção ambiental dos usuários. Os índices PMV e PET foram calculados com o software RayMan 1.2 e comparados com os votos dados nas entrevistas. Os resultados indicam que os fragmentos florestais urbanos contribuem para o conforto térmico. A porcentagem de indivíduos sob condição de neutralidade térmica varia entre os índices: 72,4% consideravam-se confortáveis; 63,3% encontravam-se na faixa de temperatura PET entre 18 °C e 23 º C; e 39,8% estavam na faixa de conforto do PMV entre -0,5 a +0,5. Os usuários percebem os bosques como locais confortáveis, o que é atribuído à presença da natureza. No entanto, notam problemas relacionados à conservação e à ocupação das áreas. O microclima específico da floresta, o ar fresco e a percepção de ar puro foram citados pela população e podem ser relacionados ao conforto ambiental.

This study investigated the role of urban forest fragments in thermal comfort. For that purpose, five different locations in the city of Campinas (Brazil) were monitored during the summer, autumn and winter of 2009. Microclimatic data were obtained with the use of a portable weather station that measured air temperature, air humidity, radiation, wind speed and globe temperature. In addition, structured interviews and field observations were carried out to evaluate the thermal comfort conditions and the occupants' perceptions of their environment. The PMV and PET indices were calculated by the RayMan 1.2 software and compared with the actual votes obtained through the interviews. The results indicate that urban forest fragments improve thermal comfort. The percentage of subjects reported as thermally neutral varied between indices: 72.4% were found comfortable, 63.3% were in the PET limit of 18-23º C, and 39,8% were in the PMV range of -0.5 to +0.5. Occupants perceived those places as comfortable, linking this to nature, but they also observed some problems regarding conservation and occupation. The specific forest microclimate, fresh air, and the perception of clean air were also cited by the population and can be linked to environmental comfort.