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techniques. Some numerical simulations involving low-rise building models are carried out and the
results obtained with the present program are compared to experimental predictions obtained from
wind tunnel analyses.
Keywords:
Computational Wind Engineering; Natural Ventilation; Numerical Simulation; Finite
Element Method.
1. INTRODUÇÃO
Em regiões de clima quente são necessários mecanismos, naturais ou artificiais, para obtenção
conforto térmico no interior das edificações. Dentre os mecanismos artificiais, os equipamentos de
refrigeração tornaram-se bastante populares nas últimas décadas. Contudo, tais aparelhos se
comportam como vilões no consumo de energia elétrica nos centros urbanos. Estima-se que o
consumo dos sistemas de refrigeração e ar-condicionado é aproximadamente 15% da eletricidade
utilizada em todo o mundo. Existem também outros problemas associados ao uso destes sistemas,
como o caso dos problemas ambientais, decorrentes das emissões dos gases de refrigeração
usados nas instalações de ar condicionado, que afetam de forma significativa a camada de ozônio
e contribuem para o aquecimento global (GHIAUS; ALLARD, 2004).
Para evitar-se os problemas citados, o uso da ventilação natural é uma ótima solução. A Norma
NBR 15220 (ABNT, 2005), que apresenta o Zoneamento Bioclimático Brasileiro, indica a ventilação
natural como estratégia de condicionamento térmico passivo em 7 das 8 zonas nas quais o país foi
subdividido. As recomendações para a ventilação natural, de acordo com as zonas, variam entre
ventilação permanente (durante todo o ano ou no verão) e ventilação seletiva (nos períodos
quentes, quando a temperatura exterior for menor que a interior).
É válido lembrar que a importância da ventilação natural se dá também por razões de salubridade
dos ambientes e de seus ocupantes, pois permite uma renovação contínua do ar interno de um
recinto. Bower (1995) destaca que a ventilação garante aos usuários um ar confortável e saudável,
além de poder ser utilizada para diluir os poluentes.
A ventilação natural de uma edificação pode ser estimada por diferentes ferramentas de predição.
Dentre as mais recorrentes na bibliografia, destacam-se cinco ferramentas, são elas: os modelos
algébricos, os modelos empíricos, as medições in loco, experimentos em escala reduzida e as
simulações em CFD. Os modelos algébricos possuem grande embasamento teórico do fenômeno
físico, porém tendem a apresentar grau de incerteza elevado, principalmente em casos mais
complexos. Os modelos empíricos são adaptações dos modelos algébricos, onde se realizam
experimentos, medições ou simulações a fim de melhor a precisão dos modelos, porém o método
torna-se bastante limitado. As medições in loco são bastante precisas, já que trabalham em situação
real, entretanto apresentam custo elevado e não permitem a manipulação das condições de
escoamento. Já os experimentos em escala reduzida permitem a manipulação de das condições
de escoamento, contudo ainda apresentam o problema de custo. Por fim, a Dinâmica dos Fluidos
Computacional (CFD do inglês
Computational Fluid Dynamics
) permite realizar simulações
numericamente, de forma a ter total controle sobre as condições de escoamento e possibilidade de
simulações complexas, tudo isso com custo reduzido (ARAÚJO; CUNHA, 2010).
Bournet e Boulard (2010) comentam que com o recente desenvolvimento da CFD há a possibilidade
de estudar-se os efeitos de ventilação sob variadas configurações geométricas e climáticas.
Atualmente esta abordagem é amplamente conhecida e aplicada em diversos campos da
engenharia, pois a disposição de poderosos computadores proporciona praticidade e precisão nas
simulações numéricas. Portanto a CFD mostra-se uma ferramenta bastante eficiente para o estudo
da aerodinâmica e ventilação natural de edificações.