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Title: Índice multicritério da perceção de qualidade do ambiente interior
Authors: Carvalho, Paulo Alexandre de Matos e Henriques de 
Orientador: Silva, Manuel Carlos G.
Ramos, João E.
Keywords: Ergonomia; Conforto térmico; Acústica; Luminosidade; Qualidade do ar; Estímulos conjugados
Issue Date: 21-Mar-2014
Citation: CARVALHO, Paulo Alexandre de Matos e Henriques de - Índice multicritério da perceção de qualidade do ambiente interior. Coimbra : [s.n.], 2014. Tese de doutoramento. Disponível na WWW: http://hdl.handle.net/10316/23766
Abstract: Neste trabalho são analisadas as contribuições do ambiente térmico, do ambiente acústico, do ambiente visual e da qualidade do ar para a perceção global da qualidade ambiental de um espaço interior. Os resultados obtidos repercutem a perceção humana após um tempo de exposição prolongada ao mesmo ambiente. Todos os ensaios efetuados, ao longo de cerca de dois anos, decorreram em contexto de sala de aula, no Campus de uma instituição de ensino superior e em edifícios naturalmente ventilados. Verificou-se que, nas condições referidas, é possível prever a perceção global de qualidade do ambiente interior com base em apenas três das quatro variáveis mencionadas: Conforto Térmico, Conforto Visual e Conforto Acústico. Para cada uma destas variáveis é possível determinar os respetivos voto médio previsível e percentagem previsível de insatisfeitos em função de um conjunto de variáveis físicas objetivamente mensuráveis. No caso do ambiente térmico verificou-se que o voto médio previsível, calculado de acordo com as correspondentes normas internacionais, apresenta boa concordância com o conjunto de resultados obtidos. No caso da percentagem previsível de insatisfeitos com o ambiente térmico, é proposta uma nova metodologia para a obtenção deste índice que apresenta vantagens ao nível da interpretação física dos resultados obtidos. Ainda no âmbito do conforto térmico, foi efetuada uma análise detalhada da aplicação do standard de conforto térmico adaptativo. Verificou-se que num contexto em que o nível de atividade metabólica é constante para toda a população, são as mesmas variáveis que influenciam o nível de isolamento térmico do vestuário que também influenciam a temperatura interior de conforto e exatamente nas mesmas ponderações. Com base nas conclusões obtidas, é proposta uma nova metodologia para o cálculo da temperatura interior de conforto adaptativo. É ainda proposto um novo índice de temperaturas: A Razão de Equivalência Térmica, concebido para a regulação de temperatura em edifícios naturalmente ventilados e edifícios híbridos. Nos casos dos conforto acústico e conforto visual, foram desenvolvidos dois índices do Voto Médio Previsível e Percentagem Previsível de Insatisfeitos, respetivamente para cada um destes. Em ambos os casos, o Voto Médio Previsível é obtido com base em grandezas físicas medidas localmente. No caso da perceção de qualidade do ar interior e nestas condições de exposição longa duração, não foi possível identificar um conjunto de grandezas físicas que permitam estimar o Voto Médio Previsível respetivo. É possível no entanto estimar a Percentagem Previsível de insatisfeitos com a qualidade do ar apenas com base no voto médio observado para esta perceção. A formulação matemática correspondente é apresentada, conjuntamente com as demais. Ainda no âmbito da perceção de qualidade do ar, foram identificados alguns efeitos que se supõem estar associados à matriz de distribuição espacial humana e que provocam alterações nas ponderações com que as perceções de ar viciado e de odores influenciam o voto médio de qualidade do ar. Em ensaios realizados em condições de exames finais, verificou-se que os "estados de alma" (traduzidos pela autoavaliação da performance face às expectativas iniciais) não influenciam as avaliações individuais de perceção da qualidade de cada um dos ambiente considerados nem tão pouco a avaliação global efetuada ao ambiente interior no seu todo. Verificou-se que todas as quatro perceções do ambiente interior, bem como a perceção global do mesmo, possuem uma matriz comum da curva de percentagem previsível de insatisfeitos em função do voto médio respetivo, quando este é expresso em escala unipolar.
This work presents an assessment on the influence of thermal comfort, acoustic comfort, visual comfort and air quality perception over the global human perception of an indoor environment. All field essays were conducted in circumstances where the participants were exposed to the indoor environment for a long period. Experiments were conducted for a period of two years in naturally ventilated classrooms of an academic campus. In these circumstances it is possible to calculate both the Predicted Mean Vote and the Predicted Percentage of Dissatisfied for each of the significant environments that contribute to the global environmental perception. These models can be calculated based on a set of measured physical variables significant for each perception and the mathematical formulation for the significant perceptions is presented. In the case of Thermal Comfort, the Predicted Mean Vote was calculated according to the international standard were this index is described. The obtained values showed good agreement with the expressed vote in the field experiments. In the case of the Predicted Percentage of Dissatisfied with the thermal environment, a new methodology is proposed for the calculation of this index. The main benefit arises from the physical interpretation that can be extracted from the proposed equation. Still in the context of Thermal Comfort an analysis of the Adaptive Thermal Standard's application was performed. In field experiments performed, the metabolic level was not a variable that could be used to perform thermal adaptation, once all individuals were compelled to perform the same sedentary activity. In these conditions the temperature variables that are significant for the determination of the clothing insulation level showed to be exactly the same that allow to calculate the adaptive comfort temperature. The weight of each significant temperature to the calculation of the clothing insulation level is exactly the same to the calculation of the adaptive thermal comfort. Based on these conclusions, a new formula for the calculation of the adaptive comfort temperature is proposed and a new temperature index is proposed: The Thermal Equivalence Ratio. This index was conceived for the thermal regulation of the temperature in naturally ventilated buildings and hybrid buildings. In the cases of Acoustic Comfort and Visual Comfort, two Predicted Mean Vote indexes were developed (one for each of these). In both cases the respective indexes can be calculated based on a particular set of measured physical variables. Also, for each of these two comforts aspects, the Predicted Percentage of Dissatisfied can be calculated based on the same physical variables. In the case of the Air Quality Perception, it was not possible to identify a set of physical variables that would allow to estimate the respective Predicted Mean Vote. However, it is possible to estimate the Predicted Percentage of Dissatisfied with the indoor air, based on the mean vote for this perception. The mathematical formulation for this purpose is presented along with the other ones. Still in the context of the air quality perception, some effects were identified that cause changes in the weighting of the odour and air stiffness perception contributions to the air quality perception as a whole. These effects are supposed to be associated with the human distribution inside the room. In field experiments conducted during final exams it was possible to assess that the individual state of mind (described by the self-estimated performance compared to the individual expectations prior to the exam) does not influence the individual perceptions of the indoor environment nor the perception of the indoor environment as a whole. All four analysed perceptions of the indoor environment, as well as the global perception of the same environment present a common pattern of the percentage of dissatisfied curve when plotted as a function of the respective mean average vote, if this vote is presented in a unipolar scale.
Description: Tese de doutoramento em Engenharia Mecânica, na especialidade de Aerodinâmica, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/23766
Rights: openAccess
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