Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10451/15828
Título: Simulação computacional de um sistema de ventilação natural para uma torre de escritórios em Lisboa
Autor: Albuquerque, Daniel Pedro Paquito de
Orientador: Graça, Guilherme Carrilho da
Palavras-chave: Ventilação natural single-sided
Conforto térmico exterior
CFD
EnergyPlus
Teses de mestrado - 2014
Data de Defesa: 2014
Resumo: Recentemente, o interesse pelo uso Ventilação Natural em edifícios de serviço tem vindo a crescer. Nos meses mais amenos do ano, a Ventilação Natural tem-se tornado uma alternativa aos sistemas de ventilação mecânica devido ao seu potencial para reduzir as necessidades de arrefecimento. Nestes sistemas, o movimento do ar através do edifício é impulsionado pelas forças X e pelo vento, ou pela combinação das duas. Esta tese apresenta uma aplicação de ferramentas de simulação térmica em edifícios para dimensionar uma torre de escritórios ventilada naturalmente. O edifício de dezassete andares está localizado no centro de Lisboa e terá um pequeno jardim adjacente. A fachada exterior do edifício tem um formato em fole. Esta forma específica criou desafios adicionais à equipa de projeto, nomeadamente que partes da fachada deveriam ser opacas ou transparentes, que tipos de sistemas de sombreamento se deveriam usar e onde deveriam estar posicionadas as aberturas para a ventilação natural. Posteriormente, a geometria interna do edifício impôs a utilização de sistemas de ventilação natural single-sided. A fachada do edifício e o dimensionamento do sistema de ventilação natural foram otimizados através da utilização de três ferramentas de simulação relacionadas entre si. A radiação solar incidente na fachada do edifício foi analisada e otimizada através do programa Autodesk Ecotect Analysis. O comportamento térmico do edifício e as cargas de climatização foram obtidas pelo programa EnergyPlus. Os caudais de ventilação single-sided resultantes da acção do vento foram simulados em CFD. Adicionalmente, o CFD foi utilizado para avaliar as condições de conforto térmico exterior por ação do vento. A simulação dinâmica (EnergyPlus) incluiu inputs de outras ferramentas de simulação: a fachada otimizada obtida pela análise do Ecotect e a velocidade do vento local que originou o caudal de ventilação natural single-sided do modelo. Os resultados da simulação demonstram que, como consequência do esforço de otimização e do clima ameno de Lisboa, é esperado que o edifício opere de um modo natural durante 70% do ano.
Recently, interest in NV use in service buildings has been rising. In the milder months of the year, NV is becoming an alternative to mechanical systems due to its potential to reduce cooling energy demand. In these systems, air movement through the building is powered by buoyancy forces or the wind, or a combination of the two. This thesis presents an application of building thermal simulation tools to the design of naturally ventilated office tower. The seventeen story building is located in the center of Lisbon and will have an adjacent small park. The external building skin is shaped like an accordion with vertical fins. This special facade shape created particular challenges for the design team, namely which portions should be opaque or transparent, which shading systems should be used, where should the natural ventilation openings be positioned. Further, the building internal geometry imposes single-sided natural systems ventilation. The building facade and natural ventilation system design were optimised using three interrelated simulation tools. Solar incidence in the building skin was analysed and optimised using Autodesk Ecotect Analysis. Building thermal response and HVAC loads were obtained using EnergyPlus. Wind driven single-sided ventilation flow was simulated using CFD. In addition CFD was used to assess outside wind comfort conditions. The dynamic thermal simulation (EnergyPlus) incorporated inputs from the other simulations tools: the optimised facade obtained from the Ecotect analysis and the local airflow velocities that drive the single-sided natural ventilation airflow model that is incorporated in the simulation engine. Simulation results show that, as a result of the optimisation effort and Lisbon’s mild climate, the building is expected to operate in natural mode for 70% of the year.
Descrição: Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014
URI: http://hdl.handle.net/10451/15828
Designação: Mestrado Integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente
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