Analysis of thermal comfort in a school environment: case study on a microclimate scale
DOI:
https://doi.org/10.55761/abclima.v32i19.15749Keywords:
Arduino; air humidity, air temperature.Abstract
Studies about thermal comfort has been made by researchers for decades, especially to investigate well-being of users in indoor environments. The objective was to monitor two rooms at Instituto Federal do Paraná, Quedas do Iguaçu campus, obtaining hourly data of humidity and temperature to calculate the dew temperature (Td), and, consequently, the thermal discomfort index (Idk). Data were collected between November 2018 and February 2020, totalizing more than seven thousand records for each environment, which allowed an analysis of thermal conditions throughout the four seasons of the year. There were significant differences between the two rooms, with the students’ room being, on average, 3oC higher than teachers’ room, recording 49.3% of the data as discomfort/stress due to the heat, while in the teachers’ room this index was only 16.0%, with no heat stress recorded. The proposed methodology provided a large volume of consistent data on thermal comfort/discomfort in the analyzed environments, thus, it is extremely important that instruments like this produce primary data and in a automated way, because they allow studies on microclimates with high degree of detail.
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References
ALI, A. S.; ZANZINGER, Z.; DEBOSE, D.; STEPHENS, B. Open source building science sensors (OSBSS): a low-cost arduino-based platform for long-term indoor environmental data collection. Building and Environment, n. 100, p. 114-126, 2016. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2016.02.010
AULICIEMS, A.; SZOKOLAY, S. V. Thermal confort. Brisbane, PLEA in association with Dept. of Architecture, University of Queensland, 2007.
BAMODU, O.; OSEBOR, F.; XIA, L.; CHESHMEHZANGI, A.; TANG, L. Indoor environment monitoring based on humidity conditions using a low-cost sensor network. Energy Procedia, n. 145, 464–471, 2018. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.04.093
BRACARENSE, L. dos S. F. P; DE LA CRUZ, B. C. B.; MONTEIRO, A. J. F.; SANTOS, A. P. F.; VENÂNCIO, S. L. A.; PEREIRA, E. C. Índices de conforto térmico: limitações e variações de classificação. In: 8º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO PARA O PLANEJAMENTO URBANO, REGIONAL, INTEGRADO E SUSTENTÁVEL (PLURIS), 2018, Coimbra, Portugal. Anais [...], Coimbra, 24 a 26 de outubro de 2018. v. 1, p. 1263-1275.
COSTA, R. L. Cenários Futuros de Mudanças Climáticas e Impactos do Conforto Térmico Humano em Áreas Urbanizadas. 2017. 158 f. Tese (Doutorado em Geociências Aplicadas) - Instituto de Geociências Aplicadas, Universidade de Brasília, Brasília.
CUI, W.; CAO, G.; PARK, J. H.; OUYANG, Q.; ZHU, Y. Influence of indoor air temperature on human thermal comfort, motivation and performance. Building and Environment, v. 68, p. 114-122, 2013. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2013.06.012
FANGER, P. O. Thermal Confort. New York: McGraw-Hill Book Company, 1970.
FERNANDES, T. ; BORGES, R. T.; NOVAIS, J. W. Z. ; CURVO, A. D.; NASCIMENTO, V. L. do; JUNIOR, M. A. da S.; FERNANDES, T. Avaliação do conforto térmico ambiente em uma unidade do Centro de Referência de Assistência Social (CRAS). Research, Society and Development, v. 8, p. 1-14, 2019. https://doi.org/10.33448/rsd-v8i4.957
FROTA, A. B.; SCHIFFER, S. R. Manual de conforto térmico. São Paulo: Studio Nobel, 2001.
GARCIA NETO, P. D.; LEITE, G. N. P.; FERRAZ, K. A.; OCHOA, A. A. V. Dimensionamento e construção de um dispositivo para a medição e controle de parâmetros de conforto térmico de baixo custo através da plataforma arduino. In: XVI CONBRAVA - Congresso Brasileiro de Refrigeração, Ar-Condicionado, Ventilação, Aquecimento e Tratamento de Ar, 2019, São Paulo. Anais eletrônicos Conbrava, São Paulo, 2019. Disponível em: http://schenautomacao.com.br/abrava/anais/trabalhos.php. Acesso em dezembro de 2021.
GUTIERREZ, A. B; MARCHAND, C. M.; REDONDO, M. G.; GARCIA, A. G. Incorporación de las TIC en la enseñanza y el aprendizaje en la toma de medidas de confort y transmisión de calor. Advances in Building Education / Innovación Educativa en Edificación, v. 2, n. 2, p. 990-104, mai./ago. 2018. https://doi.org/10.20868/abe.2018.2.3791
IPCC - INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Reporto f the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, 2021.
JIANG, J.; WANG, D.; LIU, Y.; XU, Y. LIU, J. A study on pupils' learning performance and thermal comfort of primary schools in China. Building and Environment, n. 134, p. 102-113, 2018. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.02.036
KARAMI, M.; MCMORROW, G. V.; WANG, L. Continuous monitoring of indoor environmental quality using an Arduinobased data acquisition system. Journal of Building Engineering, n. 19, p. 412-419, 2018. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2018.05.014
KAWAMURA, T. Distribution of discomfort index in Japan in summer season. International Journal of Biometeorology, v.17, p.460-466, 1965.
LIU, H.; MA, X.; ZHANG, Z.; CHENG, X.; CHEN, Y.; KOJIMA, S. Study on the Relationship between Thermal Comfort and Learning Efficiency of Different Classroom-Types in Transitional Seasons in the Hot Summer and ColdWinter Zone of China. Energies, n. 14, 2021. https://doi.org/10.3390/en14196338
MARÇAL, V. G.; SOUZA, H. A.; COELHO, F. F. M.; MARÇAL, C. C. S. Relevância e percepção do conforto térmico no processo de aprendizagem em sala de aula. Boletim Técnico do Senac, v. 44, p. 190-201, 2018.
MÁRQUEZ, C. A. C. Estudio de parámetros de confort higro-térmico en ambientes arquitectónicos contiguos a envolventes construidas con sistemas de hormigón y poliestireno expandido. 2016. 106 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologias da Edificação) - Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de Guayaquil, Guayaquil, Equador.
MOBARAKI, B.; KOMARIZADEHASL, S.; PASCUAL, F. J. C. Determination of environmental parameters based on arduino based low-cost sensors. Recent Trends in Construction Engineering and Education - RTCEE International Conference, 2020, Cuta. Anais RTCEE International Conference, Cuta, Set./2020, p. 99-104.
MOLINA, J. O.; RÍOS, H. F.; GÓMEZ, M. M.; HORN, M. J. Thermophysical characterization of vernacular wall materials: measurements of specific heat and density, Journal of Physics: Conference Series, n. 1841, p. 02-12, 2021. http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/1841/1/012011
NGENE, C. U.; GUNDA, M. B. An Arduino-Based Thermal Comfort System. Journal of Science, Technology & Education (JOSTE), v. 6(4), p. 284-292, dez/ 2018.
NITSCHE, P. R.; CARAMORI, P. H.; RICCE, W. da S.; PINTO, L. F. D. Atlas Climático do Estado do Paraná. Londrina: Instituto Agronômico do Paraná, 2019.
NÓBREGA, R. S.; LEMOS, T. V. da S. O (des)conforto térmico em ambientes abertos na cidade de Recife: um estudo microclimático. Revista de Geografia (Recife), v. 28, p. 93-109, 2011.
ONO, H. P; KAWAMURA, T. Sensible climates in monsoon Asia. International Journal of Biometeorology, v. 35, p.39-47, 1991.
PANDOLFI, A. S. Sistema de monitoramento de sensores sem fio utilizando rede mesh com foco em conforto e qualidade em ambientes escolares. 2019. 21 f. Trabalho Final de Conclusão de Curso (Pós-Graduação Lato Sensu em Conectividade e Tecnologias da Informação) - Instituto Federal do Espírito Santo, Colatina.
PAULINA, V.; JEAN, R.; OCTAVO, C.; JOSÉ, M. Thermal conductivity of straw bales and other materials used in Ecuador’s masonry by the thermal needle probe method. Revista Científico Tecnológica Departamento Ingeniería de Obras Civiles, v. 11, n. 1, p. 07-13, 2021.
POZAS, B. M.; HOLGADO, B. M.; BONILLA, M. L. Metodología para mejorar el confort y la calidad del aire en edificios públicos con tecnología de bajo cost. Anales de Edificación, v. 6, n. 3, p. 27-34, 2020. http://dx.doi.org/10.20868/ade.2020.4612
REBELO, A.; BAPTISTA, J. B.; DIOGO, M. T. Caracterização das condições de conforto térmico na FEUP. In: V Congresso Luso-Moçambicano de Engenharia e II Congresso de Engenharia de Moçambique, 2008, Maputo. Anais [...], Maputo, 2008.
ROCHA, P. I. de O.; FARIAS, V. S. de O.; ROCHA, V. de P. T. Avaliação do conforto térmico de ecoresidência. Brazilian Journal of Development, Curitiba, v. 6, n. 9, p. 64705-64712, sep./2020.
ROLANDO, C.; ROBLES, J.; SOLÍS, J.; VARGAS, J.; NACARÍ, M. Sistema de análisis energético y de temperatura de las ventanas de un aula de clase con y sin aislamiento térmico. RIC - Revista de Iniciación Científica, v. 4, n. 2, dez./2018. https://doi.org/10.33412/rev-ric.v4.2.2146
SALAMONE, F.; BELUSSI, L.; DANZA, L.; GHELLERE, M.; MERONI, I. Design and Development of nEMoS, an All-in-One, Low-Cost, Web-Connected and 3D-Printed Device for Environmental Analysis. Sensors, n. 15, p. 13012-13027, 2015. https://doi.org/10.3390/s150613012
SANTOS, R. L. e H. O. de ANDRADE. Avaliação quantitativa do conforto térmico de uma cidade em área de transição climática: Feira de Santana-Bahia, Brasil. Revista de Geografia Norte Grande, v. 40, p. 77-84, 2008. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-34022008000200005
SANTOS, J. B. dos; AMORIM, R. F. C.; CAVALCANTE, L. P. A. Análise do conforto térmico humano no município de Arapiraca - Alagoas, utilizando o software Matlab. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 7, n. 5, p. 939-948, 2014. https://doi.org/10.26848/rbgf.v7.5.p939-948
SILVA, F. V. da S.; CAVALCANTI, V. A. B. M.; SILVA, M. F. SILVA, J. M. N. da. Levantamento do perfil térmico anual do interior das habitações do IFPE do Alto do Moura. Brazilian Journal of Development, Curitiba, v. 7, n.3, p. 22341-22353, mar./2021.
SILVA, L. P. e AMORIM, M. C. C. T. O conforto térmico em Presidente Prudente – SP: uma análise do ano de 2008 e das salas de aula da FCT/UNESP. Caderno Prudentino de Geografia, v. 32, p. 67-91, 2010.
SILVA, R.B.V.; FERREIRA, D.F. Alternativas para o teste t com variâncias heterogêneas avaliadas por meio de simulação. Ciência e Agrotecnologia, v. 27, p. 185-191, 2003.
THOM, E.C. The discomfort index. Weatherwise 12, p. 57-60, 1959.
VIANA, S. S. M. Conforto térmico nas escolas estaduais de Presidente Prudente/SP. 2013. 219 f. Tese (Doutorado em Geografia) – Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Presidente Prudente, Brasil.
VITAL, L. A. de B.; MOREIRA, E. B. M.; NÓBREGA, R. S. Estimativa de índice de desconforto humano em um transecto no município de Olinda/PE. Revista Geonorte, Edição Especial 2, v. 2, n. 5, p. 761– 772, 2012.
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