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Publicação
Avaliação de diferentes tipologias de ficheiros climáticos para análise higrotérmica de edifícios
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 9.55 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
Numa análise térmica ou higrotérmica a um modelo computacional, um dos aspetos chave que influen-
ciam a análise é a escolha do clima exterior de uma dada localização onde o modelo será inserido. Este clima
é definido horariamente num ficheiro climático referente a um ano representativo do clima relativo à localiza-
ção onde se pretende estudar. Softwares de análise como o Energy Plus ou WUFI Plus, entre outros, contêm
na sua base de dados ficheiros climáticos representativos de variadas localizações, porém, para se estudar um
modelo em certas localizações mais especificas essa base de dados pode não fornecer os ficheiros climáticos
pretendidos e/ou os ficheiros climáticos fornecidos podem não conter valores que representem com maior
exatidão o clima onde se pretende efetuar a análise. Por isso, na maioria dos estudos são criados ficheiros
climáticos personalizados, de forma a ter controlo sobre que variáveis climáticas utilizar para construção do
ficheiro climático, que tipo de ficheiro climático se pretende criar e com que métodos matemáticos.
Na presente dissertação pretendeu-se avaliar que tipos de ficheiros climáticos existem e que tipo de
ficheiro utilizar como input no programa de análise higrotérmica WUFI Plus, fazendo uma revisão sobre os
vários tipos de ficheiros climáticos existentes e respetivos métodos matemáticos para os contruir. Concluindo
nesta fase, que o ficheiro do tipo Moisture Reference Year (MRY) seria o tipo de ficheiro a ser criado para o
estudo, por conter nos seus métodos de construção o fator humidade, ao contrário de métodos como o Test
Reference Year (TRY). Contudo, criar-se-á um ano representativo de um clima de condições extremas cuja
repetibilidade no futuro é reduzida face ao ano representativo criado num TRY, cujo ano criado será represen-
tativo de um clima típico de se encontrar no presente e cuja repetibilidade no futuro será maior.
Após a revisão, utilizou-se o software de programação computacional, Python, para se efetuar avaliações
sobre a exatidão estatística das variáveis climáticas ERA5 obtidas de uma base de dados internacional e as
variáveis obtidas de uma base de dados nacional, i.e valores in situ, com recurso a índices estatísticos como
coefficient of determination (R2), Range Normalized Root Mean Square Error (RN_RMSE) e Mean Bias Error
(MBE). Constatou-se que existem variáveis climáticas captadas por satélite que obtiveram resultados ótimos,
como a variável temperatura, humidade relativa e radiação global, mas outras variáveis como pressão atmos-
férica, precipitação, velocidade e direção do vento obtiveram valores menos aceitáveis na validação dos resul-
tados relativos à exatidão estatística dos dados climáticos.
Finalizando-se a avaliação sobre a exatidão das variáveis procede-se à correção de erros de medição.
Recorrendo ao programa Python, realizaram-se interpolações lineares, spline cubico e inserção de valores
ERA5 como substituição dos erros de medição in situ.
O ficheiro climático MRY foi aplicado na análise a um modelo desenhado utilizando software Autodesk
REVIT e analisou-se o desempenho higrotérmico de um modelo computacional composto por envolventes
verticais cujas soluções construtivas correspondem à maioria das construções encontradas no parque edificado
português, sendo a parede de pano simples de alvenaria de tijolo cerâmico, parede dupla de alvenaria de tijolo
cerâmico e parede resistente de alvenaria de pedra, de forma a: 1) avaliar o impacto de um clima exterior
agreste, representado por um Moisture Reference Year (MRY) sobre o ambiente interior do modelo computa-
cional para cada solução construtiva da envolvente vertical, 2) caracterizar energeticamente as cidades capitais
de distrito de Portugal continental com base no efeito do MRY sobre o modelo computacional.
Este trabalho contribuiu para: 1) obter um maior entendimento sobre os vários ficheiros climáticos exis-
tentes, a sua aplicabilidade e que limitações estão associadas, 2) validar os valores ERA5 para serem utilizados
para correção de eventuais erros de medição in situ, 3) Demonstrar em valores energéticos e de horas fora da
temperatura interior de conforto, o impacto de uma ambiente extremo criado num MRY, como por exemplo
se poderá constatar nos resultados para Bragança, cujas horas ultrapassaram os 70% fora do conforto para as
três envolventes verticais e cujas necessidades energéticas de aquecimento e arrefecimento foram elevadas .
In a thermal or hygrothermal analysis of a computational model, one of the key aspects influencing the analysis is the choice of the external climate for a given location where the model will be inserted. This climate is defined on an hourly basis in a climatic file representing a year that is representative of the location to be studied. Analysis software such as Energy Plus or WUFI Plus, among others, includes in their databases cli- matic files representing various locations. However, for studying a model in specific locations, this database may not provide the desired climatic files, and the provided climatic files may not accurately represent the climate for a more precise analysis. Therefore, in most studies, custom climatic files are created to have control over which climatic variables to use for the climatic file construction, what type of climatic file to create, and with what mathematical methods. In this dissertation, the aim is to evaluate the types of climatic files available and determine the appro- priate file to use as input in the hygrothermal analysis program WUFI Plus. Subsequently, applying the climatic file to analyse a model designed using Autodesk REVIT program, the hygrothermal performance of wall con- struction solutions representing most buildings in the Portuguese building stock will be assessed. Firstly, a review was conducted on the types of climatic files available, the mathematical methods ap- plied, and the types of climatic variables needed to create them. The software used for the analyses will be WUFI Plus, which operates based on certain climatic variables obtained from international and national cli- matic databases. After the review, a decision was made on the type of climatic file and the method to be used to pr. The Python programming software was utilized to assess the statistical accuracy of climatic variables obtained from an international database and variables obtained from a national database using mathematical methods. Upon completing the evaluation of variable accuracy, errors in measurement were corrected using the Python program. Finally, the climatic file was created and used as input for analysing the hygrothermal performance of buildings with typical Portuguese walls.
In a thermal or hygrothermal analysis of a computational model, one of the key aspects influencing the analysis is the choice of the external climate for a given location where the model will be inserted. This climate is defined on an hourly basis in a climatic file representing a year that is representative of the location to be studied. Analysis software such as Energy Plus or WUFI Plus, among others, includes in their databases cli- matic files representing various locations. However, for studying a model in specific locations, this database may not provide the desired climatic files, and the provided climatic files may not accurately represent the climate for a more precise analysis. Therefore, in most studies, custom climatic files are created to have control over which climatic variables to use for the climatic file construction, what type of climatic file to create, and with what mathematical methods. In this dissertation, the aim is to evaluate the types of climatic files available and determine the appro- priate file to use as input in the hygrothermal analysis program WUFI Plus. Subsequently, applying the climatic file to analyse a model designed using Autodesk REVIT program, the hygrothermal performance of wall con- struction solutions representing most buildings in the Portuguese building stock will be assessed. Firstly, a review was conducted on the types of climatic files available, the mathematical methods ap- plied, and the types of climatic variables needed to create them. The software used for the analyses will be WUFI Plus, which operates based on certain climatic variables obtained from international and national cli- matic databases. After the review, a decision was made on the type of climatic file and the method to be used to pr. The Python programming software was utilized to assess the statistical accuracy of climatic variables obtained from an international database and variables obtained from a national database using mathematical methods. Upon completing the evaluation of variable accuracy, errors in measurement were corrected using the Python program. Finally, the climatic file was created and used as input for analysing the hygrothermal performance of buildings with typical Portuguese walls.
Descrição
Palavras-chave
Moisture Reference Year variáveis climáticas WUFI Plus Exatidão estatística Autodesk REVIT performance higrotérmica