Anais do XVII Encontro de Iniciação Científica – ISSN 1982-0178

Anais do II Encontro de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – ISSN 2237-0420

25 e 26 de setembro de 2012

CONFORTO TÉRMICO EM SALAS DE AULAS: ESTUDO DE CASO DE CAMPINAS, SP

Giovanna Bittar Ragusa Faculdade de Arquitetura e Urbanismo

CEATEC giovanna.bragusa@puccamp.edu.br

Claudia Cotrim Pezzuto Faculdade de Engenharia Civil

CEATEC claudiapezzuto@puc-campinas.edu.br

RESUMO: Este estudo aborda a questão do conforto térmico em um ambiente universitário , condicionado artificialmente, com a finalidade de avaliar a sensação térmica dos usuários desse ambiente. A coleta de dados contemplou medições de temperatura do ar, temperatura radiante média, umidade relativa e velocidade do vento. Essa coleta foi aferida em três diferentes alturas: 0,1m do solo, relativa a altura do tornozelo de um indivíduo sentado, 0,6m do solo, relativa a altura do abdômen do indivíduo sentado e 1,1m do solo, relativa a altura da cabeça deste mesmo indivíduo. Paralelamente as medições das variáveis ambientais foram ajustadas a temperatura do ar condicionado em intervalos de 40 minutos, regredindo de 24°C a 19°C, totalizando 6 cenários de estudo. Concomitantemente as medições e cenários foi aplicado um questionário com os estudantes da sala com o objetivo de avaliar a sensação térmica em diferentes situações. Para as análises da sensação térmica foi considerado índice voto médio estimado. Os resultados demonstraram que a temperatura que apresentou maior índice de satisfeito foi nos cenários 1 e 2, 24°C e 23°C, respectivamente. Palavras-chave: Voto médio estimado , Sensação térmica, Conforto térmico.

Área do Conhecimento: Engenharias – Engenharia Civil – Construção Civil.

1.INTRODUÇÃO Bernardi e Kowaltowski [1] relatam que a configuração física do ambiente escolar, e a influencia deste no estudante, exerce grande influencia no aproveitamento do aprendizado, ou seja, o ambiente escolar deve ser confortável termicamente e psicologicamente (transmitindo segurança e acessibilidade).

Esta possibilidade de máximo rendimento foi percebida por Ruas [2], que em seu estudo relata a relação consistente entre o conforto térmico e a

elevação da produtividade em ambientes onde a concentração era exigida. Já Freire [3], em estudo aborda a análise e desenvolvimento de algoritmos para controle de sistemas de climatização. O estudo adota as seguintes estratégias: controle com restrição de temperatura e minimização de consumo, controle com restrição da temperatura e otimização de umidade, controle com otimização conjunta de temperatura e umidade e controle com otimização do voto médio estimado [4].

O estudo de Trebian, Mendes e Oliveira [5] propõe uma análise de sensibilidade do voto médio estimado (proposto por Fanger [4]) através de simulações com relação a três variáveis: temperatura radiante média, taxa de metabolismo humana e resistência térmica da vestimenta.

Kosonen e Tan [6] avaliaram a perda de produtividade em edifícios de escritórios com ar condicionado utilizando também o índice Voto Médio Estimado proposto por Fanger [4]. Os autores relatam que o desempenho é significativamente correlacionado com a percepção térmica humana, que por sua vez depende da temperatura do ar do ambiente.

Assim o principal objetivo deste estudo é analisar a sensação térmica dos usuários e uma sala de aula condicionada artificialmente no Campus I da Pontifícia Universidade Católica de Campinas.

2.METODOLOGIA O estudo foi realizado em uma sala de aula condicionada artificialmente, localizada na Pontifícia Universidade Católica- Campus I. A pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética e Pesquisa da PUC-Campinas, através do protocolo 834/09. A sala de estudo apresenta contempla 20 computadores, e duas máquinas de ar condicionado do tipo split (figura 1).

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Figura 1: Sala de estudo

Para o experimento foi monitorada a temperatura do ar, umidade relativa, temperatura radiante média e velocidade do ar. Os instrumentos utilizados foram: Datalogger testo H1 para medição da temperatura do ar e umidade relativa, Testo 405-V1 para medição da velocidade do vento, datalogger Testo 175-T2 acoplado através de uma sonda externa para medição da temperatura de globo. As medições seguiram a norma ISSO 7726 [7] a qual especifica os instrumentos e métodos para a medição dos parâmetros físicos. Assim os instrumentos foram montados em uma ilha dispostos em três níveis considerando a altura da cabeça de um indivíduo sentado (1,1 metro do solo), do abdômen (0,6 m do solo) e do tornozelo (0,1 m do solo).

Para avaliar a sensação térmica em diferentes temperaturas do ar foi feita a variação da temperatura da máquina de ar condicionado, em intervalos de 40 minutos com redução de 1°C, a partir da redução da temperatura de 24°C até atingi r 19°C, totalizando 6 (seis) cenários. A coleta a par tir dos cenários foi feita com a sala ocupada com os estudantes em atividades no computador.

Concomitantemente à coleta dos dados das variáveis ambientais e conforme a alteração da temperatura da maquina de ar condicionado, foi proposto para os 29 estudantes (9 feminino, 20 masculino) que respondessem um questionário com relação a sua sensação e preferência térmica. O questionário seguiu as especificações da ASHRAE 55 [8]. Questionário este que propunha questões relativas á variáveis pessoais como: peso, altura, idade, sexo e vestimentas utilizadas pelo indivíduo, assim como também a sensação e a preferência térmica, em uma escala, em todos os momentos em que a temperatura da máquina condicionadora de ar era alterada. Para avaliar a sensação térmica foi utilzado

o VME (Voto Médio Estimado ), proposto por Fanger [4]., o qual define a escala de +3 a -3. Essa escala mensura a sensação térmica e as preferências das pessoas em uma variação de 7 (sete) pontos: muito frio (-3), frio (-2)m ligeiramente frio (-1), confortável (0), ligeiramente quente (+1), quente (1) e muito quente (+3).

Para estimativa da taxa de metabolismo humana e resistência térmica da vestimenta foi utilizada a norma ASHRAE 55 [8] e ISSO 7730 [9].

Por fim, todos os dados coletados, sejam eles ambientais ou pessoais, foram inseridos no programa Conforto 2.03 para fornecimento do Voto Médio Estimado, Voto Médio Declarado e Porcentagem de Insatisfeitos.

3. ANÁLISE DOS RESULTADOS Para a determinação do valor médio da temperatura do ar da sala, foi adotado os coeficientes de ponderação referentes às diferentes a alturas dos sensores [7]. Assim a partir dos cenários verificou-se que a temperatura ajustada na máquina de ar condicionado acompanhou os cenários de estudo. A variação da temperatura da sala foi aproximadamente de ±0,5ºC, em relação a temperatura registrada no ar condicionado. Esta variação foi considerada satisfatória e aceitável. Assim foi considerada para análise a temperatura do ar referente ao cenário de estudo.

Como descrito anteriormente, a avaliação da sensação térmica foi analisada a partir da aplicação do questionário com os estudantes nos 6 (seis) cenários de estudo. A amostra totalizou 29 estudantes, sendo 20 homens e 9 mulheres, com idade entre 18 e 22 anos. A figura 2 mostra a variação média do voto médio declarado, a partir da resposta dos usuários nos cenários de estudo. Verifica-se que os cenários 1 e 2, temperatura registrada de 24ºC e 23ºC, apresentaram voto médio declarado próximo do valor 0 (confortável). Já os cenários 5 e 6, apresentaram valores próximos do voto -2 (frio).

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Figura 3: Média do voto médio declarado. Cenários d e

estudo

Na figura 4 verifica-se novamente que os cenários 1 e 2 com temperaturas de 23ºC e 24ºC, respectivamente, apresentaram a maior porcentagem de votos confortáveis. Em contrapartida, os cenários 5 e 6, temperatura 19ºC e 20ºC, apresentaram o maior índice de desconforto para o frio.

Figura 4: Distribuição da sensação térmica declarad a.

Cenários de est udo

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Vislumbrando a preocupação atual quanto à sustentabilidade e redução de consumos exagerados, porém, buscando a maximização do aproveitamento dos seres humanos nos mais diversos ambientes, o estudo abordou a questão do conforto térmico num ambiente universitário controlado por sistemas de climatização, visando avaliar a sensação térmica dos usuários. As análises demonstraram que os cenários que apresentaram maior índice de conforto foi o intervalo de

temperatura entre 24ºC e 23ºC. Já os cenários com temperatura 19ºC e 20ºC, apresentaram o maior índice de desconforto para o frio. A partir desses índices e sua relação com a Porcentagem de Insatisfeitos, novas diretrizes projetuais podem ser sugeridas para que as salas de aula propiciem aos alunos um ambiente confortável para seu máximo aproveitamento e rendimento.

AGRADECIMENTOS

Os autores gostariam de agradecer a FAPIC/Reitoria pelo financiamento desta pesquisa através de uma bolsa de Iniciação Científica.

REFERÊNCIAS [1] Bernardi, N.; Kowaltowski, D. C. C. K. (2001)

Avaliação da interferência comportamental do usuário para a melhoria do conforto ambiental em espaços escolares: estudo de caso em Campinas-SP. In: VI ENCONTRO NACIONAL E III ENCONTRO LATINO-AMERICANO SOBRE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, Anais...São Pedro.

[2] Ruas, A.C. (1999) Conforto térmico nos ambientes de trabalho. São Paulo: Fundacentro, 94p.

[3] Freire, R.Z. (2006) Técnicas avançadas de controle aplicadas a sistemas de climatização visando conforto térmico. Dissertação (Mestrado em Engenharia) -Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produçãoo e Sistemas da Pontifícia Universidade Católica do Paraná

[4] Fanger, O. (1970) Thermal Comfort – Analysis and Application in Environmental Engineering. Copenhagen, 244 p.

[5] Trebien, R.; Mendes, N.; Oliveira, G.H.C. (2007) Sensibilidade do índice PMV e regiões de conforto visando ao aperfeiçoamento de climatizadores. Ambiente Construído, Porto Alegre, v.7, n.3, p. 71-87, jul/set. 2007.

[6] Kosonena, R. Tan F. (2004) Assessment of productivity loss in air-conditioned buildings using PMV índex. Energy and Buildings 36 987–993

[7] ISO 7726 (1998) Ergonomics of the thermal environment - Instruments and methods for measuring physical quantities. Geneva International Standards Institution.

[8] ASHRAE 55 (2010). Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, Atlanta,

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American Society of Heating Refrigeration and Air-conditioning Engineers.

[9] ISO 7730 (2005). Ergonomics of the thermal environment -- Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal

comfort criteria. Geneva International Standards Institution.