Abstract The water table apparatus allows the qualitative visualization of natural ventilation in reduced physical models. The quality of the results depends on several parameters, such as the obstruction rate of the reduced physical model in the test area. However, there is a lack of scientific research that analyzes the influence of this rate on the quality of results. The objective of this article is to qualitatively evaluate the fluid behavior at different values of clogging rate of the reduced physical model of the test area on the water table. The research method was divided into four stages: model selection; construction of reduced physical models; experimental tests on the water table and simulations of Computational Fluid Dynamics. In general, the behavior of the fluid in the experimental and simulation results is similar. However, the models with low and high obstruction rates present difficulties in handling and visualizing the behavior of the fluid. Thus, it is concluded that frontal obstruction rates (in cross section) between 24.14% and 30.49% and in-plan obstruction rates between 4.16% and 3.26% showed better performance. However, it is not possible to determine an exact scale for carrying out tests, as the scale will vary according to the proportions of the model to be studied.

Resumo Amesa d’água possibilita a visualização qualitativa da ventilação natural em modelos físicos reduzidos. A qualidade dos resultados depende de diversos parâmetros, tais como a taxa de obstrução do modelo físico reduzido na área de ensaio. No entanto, faltam pesquisas científicas que analisam a influência dessa taxa na qualidade dos resultados. O objetivo do artigo é avaliar, qualitativamente, o comportamento do fluido para diferentes valores de taxa de obstrução do modelo físico reduzido na área de ensaio da mesa d’água. O método foi dividido em quatro etapas: seleção dos modelos; construção dos modelos físicos reduzidos; ensaios na mesa d’água e simulações Computational Fluid Dynamics (CFD). De forma geral, o comportamento do fluido nos experimentos e nas simulações são similares. No entanto, os modelos com baixa e alta taxa de obstrução apresentam dificuldade de manipulação e visualização do comportamento do fluido. Nota-se que as taxas de obstrução entre 24,14% e 30,49% (corte) e as taxas entre 4,16% e 3,26% (planta) apresentaram melhor desempenho. Entretanto, não foi possível determinar uma escala exata para os ensaios, pois esta irá variar conforme proporções do modelo a ser estudado.

Resumo A ventilação natural é uma eficiente estratégia para o condicionamento térmico passivo de edificações, e muitas vezes o seu potencial está relacionado às decisões em projeto diferentes do modelo convencional. Um exemplo são os sheds, aberturas na cobertura que funcionam como captadores ou extratores de ar, dependendo de sua localização em relação aos ventos dominantes. O objetivo do artigo é avaliar a influência do número de sheds e da distância entre eles no desempenho da ventilação natural. Os ângulos de incidência dos ventos analisados foram 0º, 45º, 135º e 180º. A metodologia adotada foi simulação por Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), utilizando o software CFX. Os resultados indicam que o aumento do número de sheds reduz a renovação de ar interna para as situações de extração e captação de ar. Por outro lado, o aumento da distância entre esses dispositivos, incrementa o fluxo de ar interno para os sheds captadores. No entanto, teve-se uma redução na renovação de ar para os sheds extratores de ar. Isso ocorre pela redução da área total das abertiras de saída de ar, que apresenta uma influência na vazão volumétrica do edifício. Nos sheds captadores de ar o incremento ocorre, pois, apesar do aumento da distância ter reduzido o número das aberturas de entrada de ar, torna os sheds mais efetivos para captar o fluxo de ar.

Abstract Natural ventilation is an effective strategy for the passive thermal conditioning of buildings, and its potential is often connected with design decisions that differ from the conventional model. An example of that are sheds, which are openings in the roof that function as air extractors and collectors, depending on their location in relation to the prevailing winds. The aim of this paper is to evaluate the influence of the number of sheds and the distance between them on the performance of natural ventilation. The angles of incidence of the winds analysed were 0º, 45º, 135º and 180º. The methodology adopted was simulation by Computational Fluid Dynamics using the CFX software. The results indicate that increasing the number of sheds reduces the internal air renewal for the air extraction and collection. Increasing the distance between the sheds, increases the internal airflow for the air collector sheds. However, a reduction in renewal rates was observed in the air extractor sheds. This was due to the reduction of the air outlet total area, which influences the flow rate of the building. In the air collector sheds, the increase occurred because the sheds become more effective for air entrance despite the fact that an increased distance reduced the number of air inlet openings.

Resumo A ventilação natural é uma eficiente estratégia projetual para o condicionamento térmico passivo de edificações, ocorrendo por ação dos ventos, efeito chaminé ou pela combinação de ambos. Dentre as estratégias de ventilação, destacam-se os sheds, aberturas no telhado, que funcionam como captadores ou extratores de ar, dependendo de sua localização em relação aos ventos dominantes. O objetivo desse artigo é avaliar a influência da variação na geometria dos sheds e na dimensão das aberturas de entrada e saída de ar no desempenho da ventilação natural. O sistema foi avaliado para os ângulos de incidência dos ventos externos de 0° e 45° (extração) e 135° e 180° (captação). A metodologia adotada foi a simulação por Dinâmica dos Fluídos Computacional (CFD), utilizando como ferramenta o software CFX. Foram realizadas análises quantitativas (taxas de renovação de ar/hora e coeficiente de pressão nas aberturas) e qualitativas (planos de contorno e vetores de direção e intensidade do fluxo de ar). Os resultados indicam que sheds com geometrias aerodinâmicas e o aumento das aberturas de saída de ar incrementam o fluxo de ar interno. Para os sheds captadores o aumento isolado das aberturas de entrada de ar não proporciona uma melhora significativa na captação dos ventos pela cobertura.

Abstract Natural ventilation is an efficient strategy for the passive cooling of buildings, occurring through wind action, through stack effect, or a combination of both. Among ventilation strategies, shed roofs stand out. These structures contain roof openings that work as either air collectors or extractors, depending on their location relative to prevailing wind directions. The aim of this paper is to evaluate the influence of the shed geometries and the dimensions of the inlet and outlet openings on the performance of natural ventilation. The system was evaluated for different external wind incidence angles: 0° and 45° (air extraction) and 135° and 180° (air capture). The methodology adopted the CFX software for Computational Fluid Dynamic simulation. Quantitative analyses (air change rates per hour and pressure coefficients in the openings) and qualitative analyses (internal airflow path) were performed. The results indicate that shed roofs with aerodynamic geometries and increased outlet openings increase internal airflow. In case of sheds for air capture, increasing inlet openings did not cause significant improvement in air capture.