Índices para avaliação dinâmica de umidade interna e ambiente térmico

Engenharia de comunicações, volume 2, número do artigo: 59 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

As fontes de umidade liberam componentes úmidos no ar interno, afetando a saúde dos ocupantes, o consumo de energia do ar condicionado e a vida útil do edifício. A evaporação e difusão de componentes úmidos são processos dinâmicos e, ainda assim, os índices existentes são limitados em sua capacidade de descrever com precisão as fontes de umidade que influenciam dinamicamente o ar interno. Aqui propomos dois índices CRIt(H), um índice da taxa de mudança na contribuição da umidade, e CRIt(c) como a taxa de mudança na contribuição do clima interno. Tomando um umidificador como fonte, usamos nossos índices para comparar, por meio de experimentos, o impacto dos parâmetros da fonte em uma variedade de condições ambientais no espaço e no tempo. Nossa abordagem reflete com precisão como a fonte de umidade afeta a umidade e a temperatura, com identificação de estágios específicos de influência dinâmica. Este estudo será benéfico para o estabelecimento de modelos ambientais internos transitórios, regulação de sistemas de ar condicionado e controle sustentável do ambiente interno.

Existem tipos de fontes de umidade interna (Fig. 1a), como pessoal1, equipamento2, materiais de envelope e plantas, que absorvem o componente úmido (gotas de água e vapor de água) ou o liberam no ar em taxas diferentes, mudando assim o ambiente interno. A intensidade de absorção ou liberação e a proporção gás-líquido do componente úmido são consideravelmente diferentes entre as fontes. Por exemplo, a taxa de liberação de umidade do ser humano é de 30 ~ 300 g h-1 sob diferentes intensidades de exercício, enquanto a das plantas3 é de apenas 0,84 ~ 20,00 g h-1. Além disso, plantas maiores produzem mais vapor d’água4. Quando uma fonte libera continuamente grandes quantidades de componentes úmidos, a umidade aumenta rapidamente, o que pode produzir orvalho e mofo nas paredes5,6, além de causar desconforto respiratório e alergias7,8,9. Quando a umidade é excessivamente baixa (≤30%) devido às fontes que absorvem componentes úmidos, o ressecamento não só afetará o conforto térmico dos ocupantes10, mas também causará dores respiratórias11,12, coceira nos olhos13,14,15 e eletricidade estática. Além disso, a umidade do ar excessivamente elevada e baixa pode favorecer a transmissão e sobrevivência de alguns vírus16,17,18,19. Consequentemente, indicadores razoáveis, que possam representar com precisão a influência das fontes de humidade no ambiente interior, serão benéficos para regular o ar condicionado com menor consumo de energia e proporcionar um ambiente satisfatório para o pessoal.

a Fontes de umidade internas. b Índices de avaliação de umidade interna e ambiente térmico.

Os índices existentes para quantificar a influência das fontes de umidade na umidade do ar (Fig. 1b) podem ser divididos em parâmetros fundamentais (pressão parcial do vapor d'água), parâmetros diretos absolutos (umidade absoluta, umidade específica (razão de umidade)), parâmetros diretos relativos (umidade relativa (UR)) e parâmetros indiretos (temperatura do ponto de orvalho, temperatura de bulbo úmido)20. Para descrever o efeito de diferentes objetos na umidade do ambiente, os estudiosos modificaram esses índices para torná-los adequados aos problemas correspondentes. Yanagi et al.21 investigaram o impacto da umidade na contaminação microbiana empregando a razão cumulativa da UR média. No modelo de condensação de paredes internas estabelecido por Ma et al.22, índices de acessibilidade transitória baseados na razão de umidade são usados ​​para prever a distribuição transitória de componentes úmidos. Teodosiu23 simulou a termo-solução-convecção e condensação do ar úmido na superfície, na qual foi utilizada a fração mássica de vapor d'água. Lucero-Gómez et al.24 avaliaram o ambiente de umidade com altos requisitos de controle, calculando as excursões climáticas da flutuação da UR, e propuseram medidas eficientes de manutenção para ar condicionado. Além disso, os pesquisadores também propuseram índices abrangentes para avaliar o ambiente interno, adicionando outros parâmetros, como temperatura do ar, movimento do ar e temperatura radiante média. Gao et al.25 estabeleceram uma fórmula simplificada de temperatura de globo de bulbo úmido interno (WBGT) e analisaram sua relação com a UR, que pode ser usada para avaliar o ambiente interno de edifícios com ventilação natural. Bonora et al.26 estabeleceram dois indicadores de microclima interno baseados na temperatura do ar e na UR: o índice Heritage Microclimate Risk (HMR) e o índice Predicted Risk of Damage (PRD), para determinar o nível de risco do ambiente interno para o patrimônio cultural.