DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA Avaliação do conforto térmico e da qualidade do ar interior nos edifícios A e B do Instituto Pedro Nunes Identificação de medidas de melhoria Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente na Especialidade de Tecnologia e Gestão do Ambiente Autor Laura Maria Tarrafa Pereira da Silva Orientadores Professor Doutor Adélio Manuel Rodrigues Gaspar Professor Doutor José Joaquim da Costa Júri Presidente Professor Doutor Manuel Carlos Gameiro da Silva Professor Associado com Agregação da Universidade de Coimbra Engenheiro João Alexandre Dias Carrilho Vogais Estudante de Doutoramento da Universidade de Coimbra Professor Doutor José Joaquim Costa Professor Auxiliar da Universidade de Coimbra Coimbra, julho, 2015 “A preocupação com o Homem e o seu destino deve ser sempre o principal interesse de todos os avanços da técnica. Nunca se esqueçam disto quando estiverem às voltas com os vossos diagramas e equações.” Albert Einstein À minha família. Agradecimentos Agradecimentos Em primeiro lugar agradeço aos meus orientadores Professor Doutor Adélio Manuel Rodrigues Gaspar e Professor Doutor José Joaquim Costa pela orientação na elaboração da presente dissertação, pelo conhecimento difundido, pela abertura para ouvir as minhas propostas e dúvidas, e pela motivação transmitida na realização da dissertação, o meu agradecimento. Ao Engenheiro Gustavo Botte e a todos os trabalhadores da empresa WSBP por me terem recebido tão bem e pelos conhecimentos técnicos que transmitiram. Ao Instituto Pedro Nunes e a todos os trabalhadores dos edifícios A e B por me fazerem sentir à vontade e colaborarem no estudo com tanto entusiasmo. Ao Engenheiro João Carrilho por todo apoio técnico, sugestões e motivação que me deu ao longo deste trabalho, o meu agradecimento sincero. À minha colega Marisa Simões pela ajuda na elaboração, distribuição e análise dos inquéritos. À minha família que sempre me apoiou e ajudou a definir caminhos para alcançar objetivos académicos e pessoais, o meu agradecimento sincero. Aos meus amigos pela amizade, camaradagem e desafios ao longo da minha vida académica. Laura Maria Tarrafa Pereira da Silva iii Resumo Resumo Nas sociedades modernas, a maioria da população despende o dia no interior de edifícios em atividades laborais, de lazer ou descanso. Este contexto explica o aumento de instalação de sistemas de climatização nas empresas verificada nas últimas décadas, sendo este investimento uma fatia dominante da faturação energética. Contudo, o uso racional dos sistemas de climatização possibilitará a redução de consumos energéticos e, por consequência, a diminuição dos custos, sem privação da qualidade do serviço prestado na garantia de um ambiente com qualidade. Neste sentido, o objetivo da presente dissertação é propor medidas de melhoria, para o conforto térmico e para a qualidade do ar interior, de forma a promover a eficiência energética dos sistemas de climatização nos edifícios A e B do Instituto Pedro Nunes (Coimbra, Portugal) adotado como caso de estudo. O estudo iniciou-se pela análise da situação atual do edifício por duas abordagens: a análise subjetiva e a objetiva. A abordagem subjetiva baseou-se num inquérito sobre a qualidade ambiente interior nos locais de trabalho, e foi complementada pela abordagem objetiva, baseada na recolha de dados e análise de parâmetros caracterizadores do conforto térmico e da qualidade do ar no interior de edifícios, com recurso a instrumentos de medição, no verão e no inverno. Os resultados obtidos demonstram debilidades de alguns espaços, por exemplo, valores de índice de PMV fora do intervalo de conforto e amplitudes térmicas verticais alargadas, designadamente valores superiores a 4ºC entre os pés e a nuca, entre outros. Para melhorar o conforto dos trabalhadores e diminuir gastos energéticos foram propostas algumas medidas de melhoria, tais como a redução do pé direito de algumas salas, nas quais se prevê uma redução de 2% a 27% das perdas de calor pela envolvente, ou a instalação de um sistema de recirculação do ar, com uma redução de perdas de calor na gama dos 19% a 34%. Por outro lado, foram apresentadas propostas que visam a alteração do comportamento dos ocupantes, como a redução do uso de equipamentos auxiliares de climatização. Palavras-chave: Conforto térmico, Qualidade do ar interior, Eficiência energética, Edifício de serviços, Auditoria de edifícios. Laura Maria Tarrafa Pereira da Silva v Abstract Abstract In modern societies the majority of population spend the entire day inside of buildings, either working, entertaining or resting. This context explains the increase of climate systems installations in companies verified on last decades, being this investment the main parcel of energy costs. However, the rationally used of air conditioning systems will provide the reduce energy consumption and, consequently, reduce companies’ costs, avoiding the decrease on the service quality ensuring indoor environment quality. Hence, this dissertation aims to propose improvement measures either for thermal comfort as for indoor air quality, seeking to promote energy savings associated to the air conditioning systems on taking buildings A and B of Pedro Nunes’ Institute (Coimbra, Portugal) as a case study. It started with the analysis of the buildings’ current conditions, following two approaches: subjective and objective. The subjective approach was based on a survey regarding indoor environment quality at the workplaces and was complemented by objective approach based on data gathered and from the analysis of thermal comfort and indoor air quality parameters, by the use of measurement equipments, in summer and winter seasons. The results indicate weaknesses in several rooms, e.g. PMV index values outside the range of comfort and wide vertical temperatures range, namely values greater than 4ºC between the feet and nape, among others. In order to improve workers’ comfort and decrease energy costs were proposed some measures, such as decrease some rooms’ height, that provide a reduction of 2% to 27% of heat loss through the surrounding, or replace radiator for fan coils, that reduce 19% to 34% of heat loss through the surrounding. On the other hand, proposals were made aimed at changing the behaviour of occupants, such as reducing the use of air conditioning ancillary equipments. Keywords: Thermal comfort, Indoor air quality, Energy efficiency, Service buildings, Audit buildings. Laura Maria Tarrafa Pereira da Silva vii