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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Carolina Abrahão Alves
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Duarte, Denise Helena Silva (President)
Goncalves, Fabio Luiz Teixeira
Hernandez Neto, Alberto
Lamberts, Roberto
Monteiro, Leonardo Marques
Title in Portuguese
A produção recente de edifícios residenciais em São Paulo: desempenho e conforto térmico no contexto urbano e climá¡tico em transição
Keywords in Portuguese
Conforto térmico
Desempenho térmico
Edifícios residenciais
Ilha de calor urbana
Mudanças climáticas
Simulação computacional termodinâmica
Abstract in Portuguese
O objeto deste trabalho é o desempenho térmico da produção recente de edifícios residenciais multifamiliares em São Paulo, lançados entre 2005 e 2014, considerando o contexto urbano e climático em transição, visando às condições de conforto térmico. O objetivo é quantificar, por meio de estudos paramétricos com simulações computacionais termodinâmicas, o efeito de elementos, tanto intrínsecos quanto externos, aos edifícios sobre as condições de conforto térmico no clima atual e, em um segundo momento, no futuro (cerca de 50 anos à frente) identificando as melhores estratégias de projeto e operação para o conforto térmico. A hipótese é de que algumas práticas de projeto e operação correntes nos edifícios residenciais multifamiliares, que incluem o uso da varanda como ambiente interno da unidade e a vedação envidraçada de maiores proporções, tudo isso conjugado com as pequenas dimensões das unidades e os decorrentes prejuízos à ventilação natural, fazem com que esse estoque edificado, operando em modo naturalmente ventilado, apresente um desempenho térmico insatisfatório para o conforto térmico, e que isso vai ocorrer em uma parcela considerável do tempo de uso. No entanto, a varanda, valorizada nos edifícios residenciais multifamiliares verticais recentes, quando usada de fato como elemento de transição, consegue ser o vetor de melhoria do conforto térmico interno através da promoção de diferentes possibilidades de operação, incluindo sombreamento e ventilação. O estudo parte de uma leitura de grandes temas relacionados, passa por estudos de casos reais de apartamentos residenciais e estudos de clima urbano e realiza simulações computacionais termodinâmicas de desempenho térmico de uma unidade residencial considerada representativa da produção recente do mercado imobiliário de edifícios verticais multifamiliares. O método é indutivo, por meio de levantamentos de dados e elaboração de um modelo representativo (Ap Base) para as simulações computacionais, e dedutivo, por meio de comparações entre os diversos resultados obtidos pelas simulações computacionais nas diferentes configurações propostas. Dos estudos de simulação computacional depreende-se que, para os padrões construtivos de unidades residenciais em edifícios verticais praticados pelo mercado, alcançar o conforto ambiental em modo de operação naturalmente ventilado será um desafio de maiores dimensões nos cenários de aquecimento global e urbano vislumbrados. A diminuição de massa térmica aliada ao aumento das superfícies envidraçadas não sombreadas e reduzidas possibilidades de ventilação nos ambientes são os principais fatores que contribuem para o aquecimento em edificações. A presença da varanda, por sua vez, é positiva quando ela assume diversas possibilidades de configuração, atuando e sendo ocupada como um ambiente de transição de fato e não como um dos cômodos internos à residência; deste modo ela pode ser vetor das melhores práticas de operação na busca do conforto térmico. Portanto, os resultados comprovam a hipótese inicial, destacando-se que elementos que possibilitem a operação das aberturas, em especial aquelas ligadas à varanda, a saber, envidraçamento externo, porta entre varanda e estar e elemento sombreador externo, precisam estar disponíveis para serem operados pelo usuário, que deve estar apto a perceber as melhores possibilidades de operação e realizá-las.
Title in English
The recent residential building production in São Paulo: performance and thermal comfort in the urban and climate transition context
Keywords in English
Climate change
Residential building
Thermal comfort
Thermal performance
Thermodynamic simulations
Urban heat island
Abstract in English
The objective of this work is the thermal performance of the recent multifamily residential building production in São Paulo, launched between 2005 and 2014, considering the urban and the transition climate contexts aiming at the thermal comfort conditions. The objective is to quantify, through parametric studies using thermodynamic computational simulations, the effect of both intrinsic and external elements on the thermal comfort conditions in the current climate and, in a second moment, in the future about 50 years ahead, identifying the best design and operation strategies for the thermal comfort. The hypothesis is that some current design and operation practices in multifamily residential buildings, which include the use of the balcony as an interior environment and the large glass enclosures combined with the apartment's small area and the insufficient natural ventilation possibilities, result in poor thermal comfort performance of this free running building stock in a considerable part of its lifespan. However, the balcony, valued in the recent multi-family residential buildings, when in fact used as a transition space, can be the vector of internal thermal comfort improvements by promoting different operation possibilities, including shading and ventilation. This study starts from a broader context, observing real residential apartments' study cases, going into urban climate studies and performing thermodynamic simulations of a residential apartment considered representative of the recent vertical multifamily building production of the local real estate market. The method is inductive, through data surveys and elaboration of a representative model (Ap Base) for the simulations, and deductive, through comparisons between the several results obtained by the simulations in the different configurations proposed. From the simulation studies, it can be concluded that, for the building standards of residential apartments in vertical buildings practiced by the market, achieving thermal comfort in free running mode will be a major challenge in the envisioned global and urban heating scenarios. The decrease of the thermal mass coupled with the unshaded large glazed surface area and reduced ventilation possibilities are the main factors for the building heating. The balcony, in turn, is positive when it assumes several configuration possibilities, acting and being occupied as a transitional environment in fact and not as an interior room; in this way it can be a vector of the best operating practices in the search for thermal comfort. Therefore, the results confirm the initial hypothesis, emphasizing that elements allowing the opening operation, especially the ones connected to the balcony, namely external glazing, door between balcony and living room and external shade element, must be available to be operated by the user, who must be able to perceive the best possible operation and perform it.
 
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Publishing Date
2019-08-08
 
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