Potencial de incremento do conforto térmico dos usuários em escritórios com o uso de ventiladores de mesa durante o verão

Abstract

Estudos recentes na área do conforto térmico indicam que os sistemas personalizados de condicionamento (PCS) permitem o aumento do conforto térmico dos usuários e, ao mesmo tempo, a redução do consumo energético. Isso decorre da possibilidade de ajuste das condições climáticas de forma localizada e individualizada, ampliando o controle dos usuários sobre seu microclima e satisfazendo suas preferências individuais. O conforto térmico gerado pelo ajuste do microclima da estação de trabalho permite que o ambiente seja mantido sob temperaturas mais amplas. Dessa forma, a energia gasta no condicionamento do ambiente pode ser reduzida sem que o conforto térmico dos usuários seja prejudicado. No Brasil, onde prevalece o clima quente e úmido, o aumento da velocidade do ar é uma estratégia efetiva para manter o conforto e reduzir o consumo energético dos sistemas de refrigeração. Nesse contexto, os ventiladores pessoais têm grande potencial, por produzirem esse efeito, associado ao controle local individualizado. Por conta disso, o objetivo deste trabalho é avaliar o potencial de uso de ventiladores de mesa para aumento do conforto térmico dos usuários em ambientes de escritório durante o verão. Para isso, realizou-se uma pesquisa de campo em ambientes de escritório em operação. O método consistiu na aplicação de questionários aos usuários e medição das condições térmicas do ambiente. O monitoramento foi realizado em duas etapas, uma semana com uso habitual dos sistemas existentes e outra semana com a disponibilização de miniventiladores de mesa aos usuários. Durante o experimento, os usuários utilizaram os sistemas de condicionamento, operaram as aberturas e acionaram os ventiladores da forma que consideravam mais apropriada. Apesar de ser esperado aumento do conforto térmico, aceitabilidade térmica e sensação de neutralidade com a disponibilidade dos equipamentos, não houve diferença significativa entre os resultados dos períodos com e sem ventiladores. A principal diferença de votos identificada entre os dois períodos foi na preferência sobre o movimento do ar. No período com ventiladores, os votos de preferência pela não alteração do movimento do ar aumentaram e a preferência pelo aumento do movimento do ar foi reduzida. Isso indica que a principal vantagem do ventilador é permitir o ajuste e incremento da velocidade do ar conforme preferência individual do usuário. Porém, apesar da grande variabilidade de escolha de velocidades e frequência de uso dos ventiladores entre usuários, as características pessoais e antropométricas apresentaram baixa ou insignificante correlação com as temperaturas médias de conforto e preferências térmica dos usuários. A escolha das temperaturas foi mais influenciada pelo acionamento dos sistemas e condições externas do ambiente. Houve maior tendência de uso dos equipamentos sob altas temperaturas internas, apesar da correlação entre a temperatura e a velocidade média do ar ser baixa. Também foi verificado que, no período com ventiladores, o uso do ar condicionado foi menor, porém, não é possível afirmar que a redução foi gerada pelos ventiladores. O ruído gerado e a não familiaridade dos usuários com o aparelho foram as principais barreiras ao uso, além da baixa demanda gerada pela alta aceitabilidade das condições do ambiente. A temperatura predominante de conforto térmico foi de 26 °C e o ventilador teve um potencial de refrigeração máximo e redução média da sensação térmica de 1,3 K. Além disso, o estudo mostrou que o modelo adaptativo tem maior capacidade de predição das preferências dos usuários do que o modelo SET. Infere-se que a baixa significância estatística e de correlação entre variáveis pode decorrer do pequeno tamanho da amostra, sugerindo a necessidade de estudos mais abrangentes.

Abstract: Recent studies on thermal comfort have shown that personal conditioning systems (PCS) can increase users? thermal comfort and allow energy consumption reduction. This is due to the possibility of personal adjustment of local climatic conditions, increasing users? control over the microclimate of their workstation and satisfying their individual preferences. The thermal comfort generated by adjusting the workstation allows the environment temperature to be set at a wider temperature range. So, the air conditioning energy consumption decreases without negatively affecting the users? thermal comfort. In Brazil, where hot humid climate prevails, the increment of air speed is an effective strategy to produce thermal comfort with less energy consumption. In this context, personal fans have a great potential since they allow to increment air movement with personal control. Therefore, the main goal of this research is to evaluate the potential of personal fans on increasing office occupant?s thermal comfort during summer. To reach that goal a field survey was performed in operating open offices by applying questionnaires and measuring thermal conditions of the environment. The field survey was carried out in two stages: one week with regular use of the systems in place; and the next week, after supplying mini desk fans for each user. During the whole field survey, users were allowed to freely control openings, air conditioning systems and fans. Despite the expected increase in thermal comfort, thermal acceptability and neutrality with the availability of fans, there was no significant difference between the results of both periods, with and without fans. The main difference identified between both periods was on the votes of air movement preferences. The availability of fans increased the votes for preference to not change air movement, and decreased the votes for preference to increase air movement. This indicates that the main effect of fans is the increment of local control of air movement, allowing people to increase it or adjust it depending on their personal preferences. On the other hand, despite of the great variability of choice of fan speed and frequency of use among users, the personal and anthropometric characteristics showed low or insignificant correlation with users? average preferred temperature. This temperature was more correlated to system activation, availability of fans and external thermal conditions. Also, it was found a tendency to use the equipment under higher internal temperatures, although the correlation between temperature and average air velocity was low. It was also verified that, in the period with fans, the use of air conditioning was lower. However, it is not possible to affirm that this reduction was generated by the availability of fans. The fan noise and unfamiliarity of users with the device were the main barriers to its use, besides the low demand generated by the high acceptability of environmental conditions. The predominant thermal comfort temperature was 26 °C and the fan reached a maximum cooling power and average thermal sensation reduction of 1,3 K. Besides, this study showed that the adaptive model has a greater prediction ability of users? thermal preferences than SET model. It is inferred that the low statistical significance and correlation among variables can result from small sample size, suggesting the need for more extensive studies.