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Hygrothermal performance of masonry walls of residential buildings in a humid subtropical climate
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Keywords

Moisture
Computer simulation
Thermal insulation
Wall moisture

How to Cite

BULIGON, Liliane Bonadiman; MACARTHY, Maritza da Rocha; BERNARDES, Luiza Coutinho; LEITZKE, Rodrigo Karini; GRIGOLETTI, Giane de Campos; CUNHA, Eduardo Grala da. Hygrothermal performance of masonry walls of residential buildings in a humid subtropical climate. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, SP, v. 13, n. 00, p. e022029, 2022. DOI: 10.20396/parc.v13i00.8667258. Disponível em: https://periodicos.sbu.unicamp.br/ojs/index.php/parc/article/view/8667258. Acesso em: 3 jul. 2024.

Abstract

The lack of humidity control in buildings can affect the durability of materials, thermal comfort, energy consumption and indoor air quality, as well as promoting the growth of microorganisms (filamentous fungi) that are harmful to the user's health. In this context, the aim of this study is to analyze the hygrothermal behavior of four configurations of external vertical sealing systems (SVVE) of ceramic bricks with different levels of thermal insulation and water tightness for the humid subtropical climate. For this, the EVS typology was defined. Then, the building simulations were carried out, considering two conditions: naturally ventilated and artificially conditioned. Two computer simulation programs were used: EnergyPlus (version 8.7) and WUFI Pro 6.5. And finally, the results were evaluated regarding the total moisture content, risk of condensation and the risk of forming filamentous fungi. The results show that the walls that meet the requirements of NBR 15575 were not guaranteed to minimize the humidity on the internal surface, not even for environments with artificial air conditioning. As for the formation of filamentous fungi, it was only possible to avoid the problems in environments with controlled temperature, except in the ceramic brick wall, which presented risk in all simulated conditions.

https://doi.org/10.20396/parc.v13i00.8667258
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References

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15.220-3: Desempenho Térmico de edificações - Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social. Rio de Janeiro: ABNT, 2005b.

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15220: Desempenho Térmico de Edificações. Rio de Janeiro, 2005a.

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575: Edificações Habitacionais — Desempenho. Rio de Janeiro, 2013.

ASHRAE. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ASHRAE Standard 160: Criteria for Moisture - Control Design Analysis in Buildings. Atlanta, USA, 2016.

BERGER, J.; GUERNOUTI, S.; WOLOSZYN, M.; BUHE, C. Factors governing the development of moisture disorders for integration into building performance simulation. Journal of Building Engineering, v. 3, p. 1-15, Sept. 2015. DOI: 10.1016/j.jobe.2015.04.008.

BUSSER, T.; PAILHA, M.; PIOT, A.; WOLOSZYN, M. Simultaneous hygrothermal performance assessment of an air volume and surrounding highly hygroscopic walls. Building and Environment, v. 148, p. 677-688, Jan. 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.11.031.

CHO, H. M.; WI, S.; CHANG, S. J.; KIM, S. Hygrothermal properties analysis of cross-laminated timber wall with internal and external insulation systems. Journal of Cleaner Production, v. 231, p. 1353–1363, Sept. 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.05.197.

CUNHA, E. G.; VAUPEL, K.; LUKING, R.M. Verificação da Formação de Mofo e Bolor em Superfícies Interiores de Paredes Exteriores Situadas na Zona Bioclimática 3 de acordo com a NBR 15220 e PNBR 02.136.01. In: SEMINÁRIO INTERNACIONAL NUTAU-ESPAÇO SUSTENTÁVEL: INOVAÇÕES EM EDIFÍCIOS E CIDADES, 7., 2008, São Paulo. Anais [...]. São Paulo: Núcleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo - USP, 2008. Disponível em: https://www.usp.br/nutau/CD/51.pdf. Acesso em 30 ago. 2021.

DALBEM, R. Desempenho de edificação residencial no Sul do Brasil sob a ótica energética e econômica da NBR 15575 à Passive House. 2018. 122 f. Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) - Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2018. Disponível em: https://wp.ufpel.edu.br/prograu/files/2021/04/dissertacao_renata_dalbem_UFPEL.pdf. Acesso em: 21 jan. 2021.

DELGADO, J. M. P. Q.; BARREIRA, E.; RAMOS, N.; FREITAS, V. Hygrothermal numerical simulation tools applied to building physics. London: Springer, 2013. 66 p.

DIN. DEUTSCHES INSTITUT FÜR NORMUNG. DIN 4108-2: Wärmeschutz und Energie - Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen na den Wärmeschutz. Berlin, 2003.

DOE. U. S. Department of Energy. Getting started EnergyPlusTM Version 8.9.0 Documentation, 2018. Disponível em: https://bigladdersoftware.com/epx/docs/8-9/index.html. Acesso em: 20 out. 2021.

ECS. EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. BS EN 15026: Hygrothermal Performance of Building Components and Building Elements - Assessment of Moisture Transfer by Numerical Simulation. London: British Standars, 2007.

EMBRAPA. EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Normais climatológicas: estacional. Pelotas: EMBRAPA, 2001. Disponível em: http://agromet.cpact.embrapa.br/estacao/estacional.html. Acesso em 20 de julho de 2021.

FRANÇA, C. M. C. Avaliação dos Programas para Quantificar Condensações em Engenharia Civil. 2013. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil – Especialização em Construções) – Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, 2013.

GUERRA, F. L.; CUNHA, E. G.; SILVA, A. C. S. B.; KNOP, S. Análise das condições favoráveis à formação de bolor em edificação histórica de Pelotas, RS, Brasil. Ambiente Construído, v. 12, n. 4, p. 7–23, dez. 2012. DOI: https://doi.org/10.1590/S1678-86212012000400002.

IBRAHIM, M.; WURTZ, E.; BIWOLE, P. H.; ACHARD, P.; SALLEE H. Hygrothermal performance of exterior walls covered with aerogel-based insulating rendering. Energy and Buildings, v. 84, p. 241-251, Dec. 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.07.039.

INMETRO. INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA, QUALIDADE E TECNOLOGIA. Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Residenciais, RTQ-R, 2012. Disponível em: http://www.pbeedifica.com.br/sites/default/files/projetos/etiquetagem/residencial/downloads/RTQR.pdf. Acesso em: 20 jan. 2021.

IRGA. Instituto Rio Grandense do Arroz. Médias climatológicas: Pelotas. Porto Alegre: IRGA, [201?]. Disponível em: https://irga.rs.gov.br/medias-climatologicas. Acesso em: 20 jul. 2021.

JORNE, F. J. F. Análise do comportamento higrotérmico de soluções construtivas de paredes em regime variável. 2010. 154 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, Lisboa, 2010. Disponível em: https://run.unl.pt/bitstream/10362/4976/1/Jorne_2010.pdf. Acesso em: 21 ago. 2021.

KUINTCHER, A.; BURIOL, G. A. Clima do estado do Rio Grande do Sul segundo a classificação climática de Koppen e Thornthwaite. Disciplinarum Scientia: Ciências Naturais e Tecnologicas, v. 2, n. 1, p. 171-182, 2001. Disponível em: https://periodicos.ufn.edu.br/index.php/disciplinarumNT/article/view/1136/1077#. Acesso em 20 jan. 2021.

LABEEE. LABORATÓRIO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES. Arquivos Climáticos. Florianópolis. Universidade Federal de Santa Catarina. 2020 Disponível em: https://labeee.ufsc.br/index.php/downloads/arquivos-climaticos . Acesso em: 20 jan. 2021.

LABEEE. LABORATÓRIO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES. PROJETEEE. Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina. 2021. Disponível em: http://www.mme.gov.br/projeteee. Acesso em: 20 jan. 2021.

LEITZKE, R. K.; BELTRAME, C. M.; FREITAS, J. R.; SEIXAS, J. N.; MACIEL, T. S.; CUNHA, E. G.; RHEINGANTZ, P. A. Optimization of the Traditional Method for Creating a Weather Simulation File: The Pelotas.epw Case. Journal of Civil Engineering and Architecture, v. 12, p. 741-756, 2018. DOI: 10.17265/1934-7359/2018.10.006.

MENDES, N. Modelos para Previsão da Transferência de Calor e de Umidade em Elementos Porosos de Edificações. 1997. 248 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1997.

MENDES, N.; WINKELMANN, F. C.; LAMBERTS, R.; PHILIPPI, P. C. Moisture effects on conduction loads. Energy and Buildings, v. 35, n. 7, p.631–644, 2003. DOI: https://doi.org/10.1016/S0378-7788(02)00171-8.

MORISHITA, C.; BERGER, J.; CARNEIRO, A.; MENDES, N. Issues about moisture in residential buildings of Brazil. In: CIB WORLD BUILDING CONGRESS, 20., 2016, Tampere. Proceedings […]. Tampere: University of Technology, Tampere, 2016. v. 1, p. 865–884.

MORISHITA, C.; BERGER, J.; MENDES, N. Weather-based indicators for analysis of moisture risks in buildings. Science of The Total Environment, v. 709, p. 134850, Mar. 2020. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.134850.

NASCIMENTO, M.; PEREIRA, J. G.; ALVES, G. L.; SANTOS, V. F.; DANTAS, A. A. N. Hygrothermal simulation: Use for service life prediction and maintenance of façades. In: SYNGELLAKIS S. (ed.). Eco-Architecture VII. Southampton: WIT Press, 2019, v. 183, p. 139–149. (Series: WIT Transactions on the Built Environment).

PARK, J. H.; KANG, Y.; LEE, J.; CHANG, S. J.; WI, S.; KIM, S. Development of wood-lime boards as building materials improving thermal and moisture performance based on hygrothermal behavior evaluation. Construction and Building Materials, v. 204, p. 576–585, Apr. 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.01.139.

RECKZIEGEL, S.; MARTINS D. J.; RAU S. L.; PRIEBE, A.; SILVA, A. C. B. Ensaio sobre a utilização da automação de aberturas na simulação do desempenho térmico de edificações. In: ENCONTRO LATINO-AMERICANO DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 6.; ENCONTRO NACIONAL, 10., 2009, Natal. Anais […]. Natal: ANTAC, 2009. 1 CD-ROM.

RIBEIRO, P. J. T. Análise Comparativa de Diferentes Modelos de Simulação Numérica na Avaliação da Ocorrência de Condensações Internas. 2013. 197 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil – Perfil de Construção) – Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, Lisboa, 2013. Disponível em: https://run.unl.pt/bitstream/10362/9924/1/Ribeiro_2013.pdf. Acesso em: 21 set. 2021.

SANTOS, A. Comportamento Higrotérmico de paredes em gesso: Avaliação da adequabilidade a zonas climáticas do Brasil. 2017. 210 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, 2017. Disponível em: https://sigarra.up.pt/faup/pt/pub_geral.pub_view?pi_pub_base_id=176702. Acesso em 20 set. 2021.

SEDLBAUER, K. Prediction of mould fungus formation on the surface of an inside building components. 2001. 247 p. Thesis (Doctoral) - Fraunhofer Institute for Building Physics, 2001.

SEDLBAUER, K.; SCHUNCK, E.; BARTHEL, R.; KÜNZEL, H. Flat roof construction manual: materials, design, applications. 2nd. ed. Basel: Birkhäuser, 2010.

SETTER, L.; SMOORENBURG, E.; WIJESURIYA, S.; TABARES-VELASCO, P. C. Energy and hygrothermal performance of cross laminated timber single-family homes subjected to constant and variable electric rates. Journal of Building Engineering, v. 25, p. 100784, Sept. 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.100784.

SILVA, F. B.; OLIVEIRA, L. A. De. Características técnicas de barreiras resistentes à água para aplicação em fachadas no Brasil. In: WORKSHOP DE TECNOLOGIA DE PROCESSOS E SISTEMAS CONSTRUTIVOS, 2., 2019, São Paulo. Anais [...]. São Paulo: ANTAC, 2019. Disponível em: https://eventos.antac.org.br/index.php/tecsic/article/view/338/275. Acesso em: 20 jan. 2021.

SORGATO, M. J.; MELO, A. P.; LAMBERTS, R. The effect of window opening ventilation control on residential building energy consumption. Energy and Buildings, v. 133, p. 1–13, Dec. 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.09.059.

SOUZA, J; LUCENAS, R.; DIAS, S.; NASCIMENTO, M. A simulação higrotérmica no estudo da degradação de fachadas em Teresina-PI. In: CONFERÊNCIA SOBRE PATOLOGIA E REABILITAÇÃO DE EDIFÍCIOS - PATORREB, 6., 2018, Rio de Janeiro. Anais [...]. Rio de Janeiro: POLI/UFRJ, 2018. Disponível em: https://www.nppg.org.br/patorreb/files/artigos/80636.pdf. Acesso em: 20 out. 2021.

TRINDADE, A. D.; COELHO, G. B. A.; HENRIQUES, F. M. A. Influence of the climatic conditions on the hygrothermal performance of autoclaved aerated concrete masonry walls. Journal of Building Engineering, v. 33, p. 101578, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101578.

ZIRKELBACH, D.; SCHMIDT, T.; KEHRER, M.; KÜNZEL H. M. WUFI Pro-Manual. Stuttgart: Fraunhofer Institute for Building Physics, 2007.

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