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 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.

Este artigo apresenta um estudo do desempenho térmico dos edifícios do novo centro de pesquisas da Petrobras, CENPES II, no Rio de Janeiro, incluindo edifícios naturalmente ventilados e edifícios condicionados artificialmente. O projeto foi objeto de um concurso nacional em 2004, com um programa de 100.000m2 e dez edifícios. O edital propôs quatro edifícios naturalmente ventilados e outros seis artificialmente climatizados, pelas exigências do uso e especificidades da função. Nos edifícios com ventilação natural foi aplicado um modelo adaptativo de conforto térmico e as avaliações de desempenho foram realizadas com o suporte de ferramentas avançadas de simulação computacional. Na maioria dos ambientes com ventilação natural encontrou-se condições similares ao clima externo à sombra, comprovando a adequação da arquitetura ao clima. Nos ambientes de trabalho em que a climatização artificial foi colocada como premissa foi identificado, inicialmente, um potencial de 30% de ventilação natural durante as horas de ocupação, justificando a verificação das possibilidades do modo-misto de climatização.

This paper presents the a study of the thermal performance of the new Petrobras research centre, CENPES II, in Rio Janeiro, including free running and air-conditioned buildings. The architectural design was the subject of a national competition in 2004, encompassing over 100.000m2 and ten buildings. According to the design brief, four buildings should be naturally ventilated, whilst six had to be either air-conditioned, due to specific occupation requirements. In the case of naturally ventilated buildings, adaptive comfort was applied as performance criterion, and the environmental assessments were supported by advanced simulation tools. In most of the spaces within the free-running buildings the performance assessments showed environments with similar conditions to the exterior. Considering the working spaces pre-determined to be air-conditioned, the potential for natural ventilation in the working spaces reached 30% of occupation hours, justifying the case for the mixed-mode strategy.