Framework de simulação multidomínio para avaliação da qualidade do ambiente interno em fase de projeto

Abstract

A Qualidade do Ambiente Interno (QAI) é crucial para o bem-estar e a saúde dos ocupantes, abrangendo conforto térmico, visual, acústico e qualidade do ar. Esses aspectos impactam a percepção, saúde e produtividade dos usuários, especialmente em espaços onde passam longos períodos, como em edifícios de escritórios. A qualidade do ambiente interno está diretamente relacionada ao desempenho das atividades realizadas. Portanto, avaliar indicadores de conforto em nível individual e de grupo é essencial para implementar soluções de projeto que promovam o bem-estar dos usuários. A pesquisa multidomínio pode oferecer soluções otimizadas e personalizadas, melhorando as qualidades do ambiente interno e trazendo benefícios econômicos. No entanto, a maioria dos estudos atuais foca apenas em um ou dois domínios simultaneamente, deixando lacunas na avaliação integrada desses fatores. Simulações computacionais são ferramentas valiosas para obter dados preditivos e definir soluções de projeto que melhorem o conforto ambiental e reduzam o consumo de energia. No entanto, abordagens multidomínio ainda são limitadas pela complexidade das interações entre os domínios. Diante disso, este estudo propõe um framework que integra diferentes métodos e processos de simulação nos domínios térmico, visual, acústico e de qualidade do ar. O framework desenvolvido organiza as informações do projeto e direciona o fluxo de dados para os inputs de simulação, permitindo análises detalhadas e integração dos domínios da qualidade do ambiente interno. O framework foi dividido em quatro etapas: coleta de informações da edificação, simulações em escala de edifício, simulações detalhadas a nível de sala e, finalmente, avaliação dos indicadores centrados no ocupante. Uma demonstração prática do framework foi realizada em um estudo de caso na câmara climática TR4CS, permitindo a identificação de lacunas e a validação de variáveis ambientais com medições no local. Os resultados mostraram uma correspondência entre variáveis simuladas e medidas, mas também indicaram áreas para melhoria, especialmente em relação à umidade relativa e iluminância. Além disso, observou-se que a simulação de qualidade do ar e térmica apresenta interação bidirecional, enquanto a acústica é unidirecional e o modelo visual, embora compatível com o térmico, necessita de integração com outros domínios. Portanto, com base no framework e nos resultados deste estudo, busca-se promover a adoção da simulação computacional multidomínio como uma ferramenta de avaliação para a qualidade do ambiente interno, integrando-a como um fluxo de trabalho na fase de projeto.

Abstract: Indoor Environmental Quality (IEQ) is crucial for the well-being and health of occupants, encompassing thermal, visual, and acoustic comfort and air quality. These aspects impact users' perception, health, and productivity, especially in spaces where they spend long periods, such as office buildings. IEQ is directly related to the performance of activities conducted. Therefore, evaluating comfort indicators at individual and group levels is essential for implementing design solutions promoting user well-being. Multidomain research can offer optimized and personalized solutions, enhancing the qualities of the indoor environment and providing economic benefits. However, most current studies focus on only one or two domains simultaneously, leaving gaps in the integrated assessment of these factors. Computational simulations are valuable tools for obtaining predictive data and defining design solutions that improve environmental comfort and reduce energy consumption. However, multidomain approaches are still limited by the complexity of interactions between domains. This study proposes a framework that integrates different methods and simulation processes across thermal, visual, acoustic, and air quality domains. The developed framework organizes project information and directs data flow to simulation inputs, allowing for detailed analyses and integration of IEQ domains. The framework is divided into four stages: building information collection, building-scale simulations, detailed room-level simulations, and finally, occupant-centric Key Performance Indicators (KPI). A practical demonstration of the framework was conducted in a case study using the TR4CS climate chamber, allowing for the identification of gaps and validation of environmental variables with on-site measurements. The results showed a correspondence between simulated and measured variables but highlighted areas for improvement, particularly regarding relative humidity and illuminance. Additionally, it was observed that air and thermal quality simulations exhibit bidirectional interaction. At the same time, acoustics are unidirectional, and the visual model, though compatible with the thermal domain, requires integration with other domains. Therefore, based on the framework and results of this study, the aim is to promote the adoption of multidomain computational simulation as an evaluation tool for indoor environmental quality, integrating it into the design phase workflow.