VENTILAÇÃO NATURAL EM EDIFÍCIO MULTIFAMILIAR DO “PROGRAMA MINHA CASA MINHA VIDA” ATRAVÉS DE SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL.

VENTILAÇÃO NATURAL EM EDIFÍCIO MULTIFAMILIAR DO “PROGRAMA MINHA CASA MINHA VIDA” ATRAVÉS DE SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL.

N. N. E. RIBEIRO1, J. M. S. C MORAIS2 e T. H. F. de ANDRADE3 

1Universidade Federal de Campina Grande, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo

2Universidade Federal de Campina Grande, Pós doutorado em Recursos Naturais - PPGRN 

3Universidade Federal de Campina Grande, Unidade Acadêmica de Engenharia Mecânica

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RESUMO - De acordo com o contexto de crise energética em que o mundo se encontra, surge a crescente necessidade em se reduzir o consumo de energia nas edificações. A arquitetura, então, passa a ter um papel fundamental, oferecendo aos seus usuários não somente o projeto de um edifício mais confortável e saudável, como também eficiente energeticamente. No presente artigo investigou-se a ventilação natural por ação dos ventos. De acordo com a NBR 15220-3 essa estratégia é indicada para sete das oito zonas bioclimáticas brasileiras. O objetivo é realizar uma análise de ventilação natural em edifício do programa minha casa minha vida, buscando observar características relevantes para um melhor aproveitamento dos ventos, visando melhor conforto dos usuários e desempenho energético.

Palavras-chave: ventilação natural, simulação computacional, minha casa minha vida.

1. INTRODUÇÃO

De acordo com o contexto de crise energética em que o mundo se encontra, surge a crescente necessidade em se reduzir o consumo de energia nas edificações. A racionalização surge como um desafio proposto para as cidades do futuro. A arquitetura, então, passa a ter um papel fundamental oferecendo aos seus usuários não somente o projeto de um edifício mais confortável e saudável, como também eficiente energeticamente.

A ventilação natural surge como estratégia projetual mais eficaz para favorecimento do conforto térmico passivo tanto como forma de racionar energia, por ser uma solução direta e de baixo custo.  De acordo com a NBR 15220-3 essa estratégia é indicada para sete das oito zonas bioclimáticas brasileiras, apesar disso o que se observa nas produções de habitações de interesse social no Brasil, é que o conforto térmico não é objetivo.

Diante desta problemática, um tipo de edifício multifamiliar foi escolhido como objeto de estudo. A partir de simulações computacionais, com a utilização do programa ANSYS CFX, a ventilação no interior dos ambientes foi investigada, buscando observar características relevantes para um melhor aproveitamento dos ventos, visando melhor conforto dos usuários e desempenho energético.

2. OBJETIVO 

O objetivo deste artigo é simular a ventilação natural interna em edifício multifamiliar do “Programa Minha Casa Minha Vida” (PMCMV), por meio de CFD (Computacional Fluid Dynamics), contribuindo para a elaboração de futuros projetos de Habitação de Interesse Social- HIS de melhor qualidade no nosso país.

3. MÉTODO 

1. Seleção e caracterização do edifício estudo de caso.

O principal critério para seleção dos empreendimentos foi a abrangência social. Sendo assim, foi selecionado o empreendimento com aproximadamente 2 mil unidades habitacionais e que estivesse na faixa salarial de 0 a 3 salários mínimos, além de já ter sido aprovado pela Prefeitura de Campinas. Por fim deveria ser uma tipologia bastante “replicável”. A tipologia escolhida foi edifício com planta “H” localizado no conjunto residencial Parque São Bento na macrorregião Sudoeste de Campinas/SP. Este empreendimento possui um total de 2.380 unidades habitacionais distribuídas em 119 blocos. A obra foi concluída no fim de 2011. Cada bloco possui 5 pavimentos (sendo o térreo considerado o primeiro deles).  

1. Caracterização climática dos ventos.

Em sua tese, Morais (2013) realizou a caracterização climática dos ventos da cidade de Campinas-SP, estabelecendo direções de ventos dominantes e suas respectivas velocidades médias. Foi usado na simulação dados de entrada para vento 0º (vento Norte, com velocidade média de 2,64 m/s).

3.3 Simulação computacional da ventilação natural (ANSYS-CFX).

O ANSYS-CFX foi o software usado para as simulações, o mesmo compõe-se de quatro módulos nos quais podem ser executadas etapas da simulação que vão desde a confecção do modelo até o tratamento dos resultados.

Confecção do modelo: A fase de confecção do modelo não foi realizada no ICEM e sim no AutoCAD por questões de facilidade de trabalho. Brandão (2009) recomenda que sejam utilizados os comandos polyline, extrude, union, subtract. Esta informação é importante, pois os objetos precisam ser compreendidos como sólidos no módulo responsável pela malha (ANSYS ICEM). Utilizou-se a altura de parede de 2,4m com laje de 10cm. O volume resultou numa altura total de 12,5m^[1]. Todas as janelas foram consideradas abertas assim como as portas internas, com exceção da porta de entrada do apartamento, pois é como normalmente se encontra por questões de segurança. Isto foi adotado nesta pesquisa como um diferencial de outros trabalhos os quais representaram a simulação da ventilação interna considerando vazado apenas o pavimento em estudo.

Confecção da malha tetraédrica (ANSYS ICEM): Quando exportado para o módulo ANSYS ICEM, o primeiro passo realizado no modelo foi a criação de pontos em todas as suas arestas. Isto evitou más formações nas aberturas quando foi confeccionada a malha. Quanto ao domínio, como o objetivo final é avaliar a ventilação interna do edifício, utilizou-se a altura do edifício-H- como base (12,5m) para definição da largura do domínio de 10H para todos os lados do modelo e altura de 5H, o qual garantiu um efeito de blocagem de 1,42%, ou seja, menor que 3%, como recomenda Cost (2004). Realizou-se para tal artigo um estudo de malha que apontou melhor desempenho quando houve a divisão da Part CHÃO em duas regiões, uma chamada de BASE 1, localizada próxima a Part PRÉDIO (a qual corresponde a metade da largura do mesmo e metade do comprimento), e a outra chamada de BASE 2, localizada nas fronteiras laterais do domínio. O refinamento da malha ocorreu então na Part BASE 1 e na Part PREDIO, onde o tamanho máximo do tetraedro foi de 0,3m, como mostra a Figura 1, e nas demais Parts usou-se 20m, como mostra a Figura 2. Quanto à malha, utilizou-se a malha não-estruturada tetraédrica em função de sua menor complexidade computacional e tempo de simulação, além de que, se ajusta melhor a geometrias complexas. Isto resultou num total de elementos em torno de 1.400.000 e tempo de simulação de 5 horas.