Ventilador mecânico de elevado desempenho acústico para fachadas

Abstract

O conforto acústico e a qualidade do ar são essenciais para a saúde e o bem estar dos ocupantes de um edificio. Assim, na condição de interface polivalente e última fronteira entre o interior e o exterior da habitação, a fachada precisa garantir suficiente isolamento sonoro e adequada ventilação. Entretanto, tais aspectos conflitam porque o uso de janelas abertas ou de aberturas de ventilação, acusticamente não tratadas, reduz o isolamento sonoro da envolvente e facilita a entrada do ruído exterior. No intuito de contornar esta problemática, é comum incorporar-se aos ventiladores, técnicas de controlo de ruído ativas, passivas ou híbridas que, não raro, provocam estreitamento nos dutos e aumento da resistência à passagem do fluxo de ar. A presente tese aborda o desempenho de redução de ruído de um ventilador mecânico para fachadas, avaliando o efeito de diferentes estratégias passivas de controlo de ruído no seu desempenho de isolamento acústico ao ruído exterior. Adicionalmente, investigou-se também a taxa de renovação de ar, a resistência térmica e o consumo de energia do ventilador proposto. Para tal, fabricaram-se dezenove protótipos em metal, cujo isolamento sonoro e nível de emissão de ruído foram avaliados na câmara acústica do Itecons. Os testes de térmica e de ventilação com porta ventiladora tiveram lugar na célula de testes do LFTC. Os resultados dos testes acústicos revelaram valores de Dn,e,w de até 55 dB, para o protótipo P6A. Quanto ao ruído emitido pelas ventoinhas dos protótipos, o nível de pressão sonora foi inferior a 25 dB(A) em todo o espectro de frequências considerado. Os absorvedores sonoros resistivos mostraram-se mais efetivos na mitigação ao ruído do que os absorvedores reativos. Os testes de permeabilidade resultaram em taxas de renovação de ar de 3,7 rph a 50 Pa. O consumo anual de energia elétrica dos protótipos foi calculado em 17,52 kWh, equivalente à emissão de 1,7 kg de CO2 por ano . A resistência térmica verificada para os prototipos foi de 0,47 m2.ºC/W. Os resultados obtidos caracterizam os dispositivos desenvolvidos como alternativa viável para uso em ventilação mecânica decentralizada e realçam seu potencial em assegurar proteção ao ruído, taxas de renovação de ar satisfatórias, adequada resistência térmica e consumo mínimo de energia, em prol da qualidade e sustentabilidade das edificações.

Acoustic comfort and indoor air quality are essential for the health and wellbeing of the occupants of the buildings. Thus, the façade must guarantee enough sound insulation and ventilation conditions. However, these aspects conflict because opening windows or using ventilation openings reduces the sound insulation of the envelope and allows the exterior noise entrance. To limit noise transmission into the building, ventilators use passive, active or hybrid noise control techniques. This work addresses the noise reduction performance of a mechanical ventilator for façades, evaluating the effect of different options of passive noise control strategies in the sound insulation of the proposed ventilator. In addition, the air change rate, the thermal resistance and the energy consumption of the ventilator were also investigated. Nineteen prototypes made of metal plates were fabricated and tested at an acoustic chamber, along with thermal testing and ventilation measurements with a blower door. CFD simulations were used to enhance the aeraulic geometry of the prototypes, prior to its fabrication. The acoustic experiments showed Dn,e,w values up to 55 dB and noise emission levels lower than 25 dB(A). The use of resistive sound absorbers proved to be more effective in mitigating noise than reactive absorbers, over the entire frequency range. The ventilation tests revealed air change rates up to 3,7 rph at 50 Pa. The ventilator’s annual energy consumption was 17,52 kWh which means 1,7 kg of CO2 emitted per year. The thermal resistance found for the prototypes was 0,47 m2.ºC/W. The results highlight the proposed devices as a viable alternative for decentralised mechanical ventilation, capable of ensuring noise protection, satisfactory ventilation rates and adequate thermal resistance, under a sustainable perspective of minimum energy demand.