Avaliação do potencial da ventilação natural e mecânica para conforto, renovação do ar e eficiência energética em ambientes hospitalares

Abstract

Os edifícios hospitalares possuem uma estrutura complexa em suas instalações, gerando grande demanda por energia elétrica e condições de conforto ambiental específicas. Este trabalho teve como objetivo geral avaliar o potencial da ventilação natural e mecânica para conforto, renovação do ar e eficiência energética em modelos computacionais de quartos de internação hospitalar e consultórios ambulatoriais, com base em um hospital brasileiro localizado na cidade de São Paulo. Para avaliação do desempenho térmico foi utilizado o software de simulação computacional EnergyPlus. A análise do conforto térmico com o uso da ventilação natural e mecânica foi realizada com base no modelo adaptativo da ANSI/ASHRAE Standard 55 (ASHRAE, 2013). Para analise da qualidade do ar interno com o uso da ventilação natural, foram considerados limites de taxa de vazão de ar recomendados pela literatura específica da área. Diferentes alternativas foram simuladas com a variação de alguns parâmetros de simulação: setpoint de controle da ventilação natural, fator de abertura e limites de taxas de vazão de ar. Foram simulados modelos com o uso da ventilação mecânica complementada pelo ar condicionado, a fim de verificar o potencial de economia de energia das alternativas simuladas. Por meio dos resultados da análise de conforto térmico o aproveitamento da ventilação natural chegou em 97% das horas. Entretanto considerando os limites da taxa de vazão de ar, este percentual caiu para até 24% Constatou-se que utilização da ventilação natural não é o suficiente para garantir a qualidade do ar interno em nenhum dos casos simulados. As simulações com a utilização da ventilação mecânica, apresentaram menor potencial de aproveitamento que a ventilação natural, com mais horas em desconforto por calor e pelo frio. Os resultados do desempenho da ventilação mecânica complementada pelo ar condicionado demostraram potencial de economia de energia nos casos simulados.<br>

Abstract: The hospital buildings have a complex structure in their facilities, generating great demand for electricity and specific environmental comfort conditions. This work had as main objective to evaluate the potential of natural and mechanical ventilation for comfort, air renewal and energy efficiency in computational models of hospitalization rooms and outpatient clinics, based in a hospital Located in the city of São Paulo, Brazil. The computational simulation software EnergyPlus was used to evaluate the thermal performance. The analysis of thermal comfort with the use of natural and mechanical ventilation was performed based on the adaptive model of ANSI/ASHRAE Standard 55 (ASHRAE, 2013). To analyze the internal air quality with the use of natural ventilation, air flow rate limits recommended by the specific literature of the area were considered. Different alternatives were simulated with the variation of some simulation parameters: Setpoint of control of natural ventilation, opening factor and limits of air flow rates. Models were simulated with the use of mechanical ventilation complemented by air In order to verify the energy-saving potential of the simulated alternatives. Through the results of the thermal comfort analysis, the use of natural ventilation reached 97% of the hours. However, considering the limits of the air flow rate, this percentage fell to 24% it was observed that use of natural ventilation is not enough to guarantee the quality of the internal air in any of the simulated cases. The simulations with the use of mechanical ventilation, showed lower potential of utilization than natural ventilation, with more hours in discomfort due to heat and cold. The results of the mechanical ventilation performance complemented by air conditioning showed potential energy savings in simulated cases.