Conforto sob claraboia — Átrio.

Compreender os desafios do conforto nos grandes volumes

Espaços de forte valor arquitetónico mas termicamente complexos

Os átrios, halls de acolhimento e espaços de grande altura distinguem-se pelos seus volumes generosos, pelas suas paredes largamente envidraçadas e pela sua ligação direta ao exterior. Esta transparência, fonte de luz, torna-se também uma restrição técnica maior: os ganhos solares, a estratificação das massas de ar e a inércia térmica das estruturas modificam permanentemente o equilíbrio do conforto.

O ar quente tende a acumular-se na parte alta enquanto as paredes envidraçadas absorvem e restituem a radiação segundo ciclos rápidos, criando gradientes de temperatura difíceis de compensar por uma abordagem estática.

Os fenómenos dominantes: radiação, estratificação e inércia

A radiação solar constitui a principal fonte de energia incidente: atravessa os vidros, transforma-se em calor ao contacto das superfícies, e depois irradia para os ocupantes. A estratificação térmica sobrepõe camadas de ar de temperaturas diferentes (desvios de vários graus entre o solo e a cobertura de vidro). A inércia térmica dos materiais amortece as variações mas pode libertar tardiamente o calor acumulado, prolongando o desconforto.

A compreensão destes fenómenos exige uma abordagem dinâmica, capaz de reproduzir as trocas recíprocas entre convecção, condução e radiação.

A abordagem EOLIOS: modelar o clima interior

A simulação CFD, uma ferramenta de análise multifísica

A EOLIOS apoia-se na mecânica dos fluidos computacional (CFD) para reproduzir as interações entre o ar, as superfícies, o calor e a radiação. Os modelos 3D resolvem simultaneamente as equações de conservação da massa, da quantidade de movimento e da energia, oferecendo uma leitura completa do comportamento termo-aeráulico: velocidades, pressões, transferências por convecção e radiação, zonas de estagnação e desequilíbrios de temperatura. Esta abordagem apoia-se na simulação CFD.

Radiação solar e cenários climáticos

A EOLIOS integra dados meteorológicos reais e a posição do sol para simular a radiação direta, difusa e refletida, tendo em conta o fator solar dos vidros, o sombreamento das fachadas e o comportamento espetral dos materiais. O acoplamento radiação-convecção permite calcular a temperatura média radiante, parâmetro essencial do conforto sentido. As simulações cobrem vários cenários extremos, verão quente, inverno frio, meia-estação.

Avaliação do conforto pelos índices PMV e PPD

Para além das temperaturas e velocidades, a EOLIOS apoia-se nos indicadores normalizados PMV (Predicted Mean Vote) e PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) da norma ISO 7730. O PMV quantifica a sensação térmica (–3 a +3), o PPD estima a percentagem de insatisfeitos, tendo em conta a temperatura do ar, a temperatura radiante, a velocidade de ar, a humidade, a atividade e o vestuário. Objetivo: tender para um conforto neutro (PMV ≈ 0, PPD < 10 %).

Do diagnóstico à estratégia climática

A análise CFD revela os mecanismos na origem dos desequilíbrios: zonas de recirculação, volumes mal misturados, pontos quentes ligados aos ganhos solares localizados. A EOLIOS formula então estratégias dirigidas, ajustar a posição de uma boca de insuflação, modificar um ângulo de difusão, rever a regulação. Nos halls de grande altura, o controlo da mistura de ar é central: equilíbrio subtil entre velocidade (desconforto se demasiado rápida) e homogeneidade (estratificação se insuficiente).

Os ganhos solares são caracterizados para diferentes regimes representativos, resultando em recomendações de regulação: adaptação do caudal de insuflação, modulação do pavimento de arrefecimento, proteções solares.

Estratégias híbridas: insuflação, tiragem e ventilação natural

A EOLIOS estuda o potencial de ventilação natural e de free cooling noturno: as diferenças de densidade entre camadas quentes e frias geram uma tiragem térmica natural aproveitável para evacuar as calorias acumuladas durante o dia. Combinado com uma regulação mecânica inteligente, isto permite estratégias híbridas eficientes: ventilação natural noturna, insuflação assistida durante o dia, modulação dos vãos consoante o vento.

Conforto preditivo e conceção assistida

A simulação permite observar o edifício antes da sua realização: um verdadeiro laboratório virtual onde as escolhas arquitetónicas e técnicas são testadas, comparadas e otimizadas. As cartografias 3D de temperatura, velocidade e pressão validam e ajustam a conceção (orientação dos bicos, caudais, temperatura de insuflação, fator solar dos vidros), reduzindo as incertezas ligadas às grandes alturas.

Na abordagem EOLIOS, o conforto torna-se um critério central de desempenho, integrado desde o esboço, garantindo estabilidade térmica e desempenho energético seja qual for o modo de exploração.