Outros Modelos do Conforto Térmico

Nas últimas décadas, um grande número de modelos foram desenvolvidos com o objetivo de descrever a resposta térmica das pessoas quando sujeitas a variadas condições. Estes modelos surgiram em resposta ao modelo de Fanger (1970), que apresentava problemas para correlacionar com maior precisão os votos de sensação e preferência térmica com o PMV. Esta seção irá descrever alguns modelos que surgiram no decorrer da evolução dos estudos na área do Conforto Térmico.

O modelo de dois nós, originalmente desenvolvido por Gagge et al. (1971), separou o corpo humano em duas camadas: camada de núcleo e camada superficial da pele, sendo composto por dois subsistemas: o sistema de controle e o sistema controlado. Este modelo é aplicável para níveis de atividade moderados e condições ambientais uniformes. No modelo de Gagge, três mecanismos de termorregulação do corpo humano são considerados: a transpiração regulamentar, vasocontrição e vasodilatação de vasos sanguíneos e aumento da taxa metabólica por tremores

musculares (ZOLFAGHARI et al., 2011). A figura 7 ilustra o modelo de Gagge, onde os nós pintados apresentam capacidade de calor:

Figura 7 - Modelo de Gagge Fonte: Zolfaghari et al. (2011)

Ainda, no modelo de Gagge, a roupa é simulada como isolamento global em todo o corpo. Mas, sob condições reais, alguns segmentos do corpo estão nus e outras partes são cobertas pela roupa, o que faz desta abordagem incorreta para o modelo (ZOLFAGHARI et al., 2010).

No modelo de Stolwijk et al. (1971), um sistema multinodal foi criado para ser utilizado em aplicações aeroespaciais. Neste modelo, o corpo foi dividido em seis segmentos e cada um é dividido em quatro camadas no sentido radial. Devido ao fato de que os fenômenos fisiológicos de cada segmento podem ser controlados, este modelo apresenta precisão e flexibilidade do que os anteriores (CHENG et al., 2012).

O modelo de termorregulação de Fiala et al. (1999), consiste em dois sistemas que interagem: o sistema passivo e o sistema ativo. O corpo é dividido em 20 esferas, e a maior parte dos elementos do corpo foram divididos em três setores: anterior, posterior e inferior. O sistema passivo simulou a troca de calor no interior do corpo humano, e entre a superfície do corpo e do ambiente em que se encontra. O sistema ativo simula os fenômenos fisiológicos por meio da vasoconstrição, vasodilatação, tremor e suor. O modelo foi verificado e validado pela comparação com dados experimentais obtidos a partir de 90 posições, abrangendo uma gama de temperatura desde 5 a 50ºC e taxa metabólica entre 0,8 e 10 met dentro de duas condições estacionárias e transientes (CHENG et al., 2012).

Outro modelo foi idealizado por Huizenga et al. (2001). Este modelo é similar com ao modelo de Fiala (1999), um modelo de fluxo de sangue único, incluindo troca

de calor, foi desenvolvido para considerar a mudança na temperatura do sangue, ao mesmo tempo em que flui dos membros até as extremidades. Calor, umidade das roupas e perda de calor por condução para as superfícies em contato com o corpo são considerados no modelo, bem como a melhoria dos coeficientes de convecção e de radiação. Diferenças fisiológicas individuais, tais como a densidade corporal, taxa metabólica e fluxo de sangue, são também considerados no modelo.

Kaynakli et al. (2005), desenvolveram um modelo matemático de interação térmica entre o corpo humano e o meio ambiente e examinaram os efeitos de roupas e velocidade do ar em condições transientes. No modelo desenvolvido, o corpo humano foi separado em 16 segmentos e possíveis desconfortos locais foram levados em consideração. Usando o modelo, as mudanças na perda de calor sensível e latente e a temperatura da pele foram calculadas pelos índices de conforto térmico. Em um ambiente quente, a perda de calor aumenta por meio de transpiração. Por causa da pele molhada, a sensação de conforto térmico diminui. As perdas de calor sensível e latente aumentam e a temperatura da pele diminui com o aumento da velocidade do ar.

Em seu estudo, Kilic et al. (2006) combinaram as equações fundamentais dadas no modelo de balanço de energia no estado de equilíbrio com as relações empíricas que expressam os efeitos dos mecanismos do corpo de controle de termorregulação. Na primeira parte da simulação, a temperatura do núcleo do corpo para o conforto térmico é calculada e a variação desta temperatura com a taxa metabólica é obtida. Portanto, em condições de estado estacionário, a temperatura do núcleo é determinada dependendo do nível de atividade.

Na segunda parte da simulação, as perdas de calor do corpo são calculadas e as proporções destas perdas em relação à perda total de calor do corpo são encontradas. Naturalmente, à medida que a temperatura ambiente aumenta, a perda de calor sensível do corpo diminui e a perda de calor latente do corpo aumenta. No entanto, ao se atingir a temperatura ambiente mais elevada, a perda de calor latente a partir da pele representa um total de 65% da perda de calor de todo corpo (KILIC et al., 2006).

Em seus estudos, Yao et al. (2009), apresentam um modelo adaptativo teórico de conforto térmico, levando em consideração fatores como cultura, clima, adaptações sociais, psicológicos e comportamentais, que tem um impacto sobre os

sentidos utilizados para detectar conforto térmico. O modelo é chamado de Adaptive

Predicted Mean Vote (aPMV).

Zolfaghari et al. (2011), desenvolveram um novo modelo de três nós, com base no modelo padrão de Gagge, para prever respostas térmicas humanas em condições transientes. O modelo é baseado nas equações do balanço de energia para cada compartimento do corpo. O corpo humano é subdivido em duas camadas distintas: pele e núcleo. Devido à significativa diferença entre a sensação térmica quando a pele esta coberta e sem cobertura, a camada da pele é dividida em compartimentos vestidos e sem nenhum tipo de vestimenta.

Portanto, o presente modelo contém três nós: núcleo, a pele nua, e pele vestida, e três equações de balanço de energia correspondente são utilizadas. O presente modelo é capaz de calcular condições térmicas de peças nuas e vestidas do corpo separadamente com uma boa precisão. Utilizando o modelo atual, uma estimativa precisa para ambas as sensações térmicas (pele não revestida e pele revestida) é conseguida (ZOLFAGHARI et al., 2011).