Protótipo — Chaminé de ventilação natural.

Estudo climático

Uma análise climática do local precede as simulações: o vento sopra principalmente de sudoeste, com um segundo vento dominante de nordeste. Após a identificação dos ventos dominantes, mede-se a sua intensidade (velocidade média, mínima e máxima) para estudar os casos extremos. Os resultados apresentados correspondem a um vento de sudoeste a 6 m/s, o mais frequente.

Modelo 3D e máscaras aeráulicas

É crucial ter em conta os edifícios vizinhos, que desempenham o papel de máscaras aeráulicas: criam zonas de pressão variada e turbulências que influenciam a direção e a velocidade do vento. A sua modelação precisa permite determinar zonas de sombra de vento (fluxo reduzido) e canais de vento (fluxo acelerado), e identificar as melhores posições das aberturas de ventilação.

Dimensionamento

O dimensionamento das condutas é essencial para uma ventilação eficaz. A CFD permite verificar esse dimensionamento e testar vários sistemas e configurações, bem mais simples em fase de simulação do que depois de as condutas estarem instaladas.

Ensaio de 4 tipos de chaminé em CFD

Foram comparadas quatro chaminés de 4 m de altura (superfícies de captação e dimensões de conduta equivalentes, para comparar apenas a eficácia de tiragem): uma conduta retangular com cobertura plana, duas condutas cilíndricas (cobertura semiesférica fixa e rotativa) e uma chaminé de fachada com 2 orientações.

A chaminé com cobertura rotativa cria mais tiragem: um caudal de saída cerca de duas vezes superior ao das coberturas fixas, independentemente da direção do vento, pois a cobertura orienta-se sempre nas condições ótimas. A chaminé de fachada, muito dependente da orientação do vento, pode funcionar como entrada ou como saída de ar.

Simulações e resultados

Para um vento de sudoeste a 6 m/s, as superfícies vermelhas indicam as chaminés mais afetadas (as outras, a jusante, são-no menos). As velocidades nas condutas móveis são mais elevadas do que nas condutas fixas. Nas chaminés fixas, a conduta mais longa (1.º piso) só entrega 0,7 Vol/h, bem abaixo dos 5 Vol/h esperados; apenas a mais curta (5.º piso) se aproxima desse valor.

No global, a ventilação por chaminés fixas funciona duas vezes pior do que por chaminé móvel, e o 1.º piso praticamente não é ventilado na versão fixa. Com a cobertura móvel, as condutas corretamente dimensionadas atingem o objetivo de 5 Vol/h.

Simulação da descarga noturna

A descarga noturna é um arrefecimento passivo que aproveita a descida das temperaturas exteriores durante a noite para evacuar o calor acumulado ao longo do dia. Para um cenário realista, simulou-se uma diferença de 10 °C (interior 28 °C, exterior 18 °C), criando um gradiente térmico propício à circulação do ar através das chaminés e das aberturas.

Os resultados identificam as zonas corretamente ventiladas (temperaturas próximas do exterior, arrefecimento eficaz) e as zonas pouco movimentadas (temperaturas residuais de ~28 °C). A descarga noturna revela-se eficaz na maior parte do edifício; a EOLIOS estabeleceu boas práticas (gestão das aberturas, ajuste dos caudais) para maximizar o arrefecimento passivo.