Análise do conforto térmico em lares de idosos em clima mediterrânico continental

Este projeto faz parte do programa coordenado que visa analisar o conforto térmico dos idosos em Centros Residenciais localizados na zona de cooperação transfronteiriça Espanha-Portugal e prever quais as condições térmicas aceitáveis ou preferenciais para este grupo de pessoas. 

O projecto 1. Análise do conforto térmico em lares de idosos em clima mediterrânico continental está planeado em 4 fases: 

Fase 1: Seleção dos centros a estudar 

Seleção de 5 centros representativos. 

Etapa 2: Trabalho de campo 

A coleta de dados teve início em fevereiro, logo após a assinatura do contrato e a compra do equipamento.

Recolha de dados de campo (condições interiores e exteriores das áreas comuns dos centros) (monitorização) e avaliação subjetiva (sensação térmica ST) dos seus residentes durante um ano inteiro (inquérito). 

Monitorização

Monitorização da temperatura seca (Taext) e humidade relativa (HRext) externa, temperatura seca (Ta) e humidade relativa (HR), temperatura radiante média (Trm) e velocidade do ar (Va) dos espaços ocupados.

Inquérito de satisfação

As informações necessárias de cada uma das pesquisas estão resumidas em:

Informação básica sobre a pessoa inquirida: sexo, idade, índice de massa corporal, duração da residência, altura e peso.

Nível de vestuário (clo) e taxa metabólica (met) no momento da pesquisa.

Sensação térmica (ST), Preferência (P) e Aceitabilidade (A) e comportamento adaptativo. O arrefecimento pelo vento é expresso na escala de Ashrae de 7 pontos, a preferência na escala de três pontos e a aceitabilidade em dois pontos. As opções do questionário estão listadas na tabela abaixo.

Fase 3: Análise de dados e desenvolvimento do modelo de conforto térmico

De forma a determinar o modelo de conforto térmico para os idosos, tanto as características dos inquiridos como os dados de satisfação obtidos nos inquéritos e as condições ambientais interiores e exteriores serão analisados previamente. Serão analisados tanto os residentes como os prestadores de cuidados.

Análise de dados

Visualização através de um histograma da temperatura seca interior e exterior e da humidade relativa interior e exterior. Relação entre as variáveis (idade, peso, altura e índice de massa corporal, taxa de vestuário e taxa metabólica) e sensação térmica (ST). Relação entre variáveis (Idade, peso, altura e índice de massa corporal, taxa de vestuário e taxa metabólica) e To. Relação entre variáveis (Va, PMV, ST) e To. Relação entre variáveis (taxa de vestuário e taxa metabólica) e Text.

Verificação do modelo de conforto térmico do voto médio previsto.

Verificação do modelo PMV e o modelo adaptativo.

Desenvolvimento de um modelo estatístico de conforto térmico para idosos

Com base nos dados recolhidos, o modelo estatístico de conforto térmico baseado no modelo adaptativo deve ser determinado e verificado quanto à validade em edifícios ventilados de forma natural e forçada. Os resultados obtidos dos residentes e prestadores de cuidados também serão comparados.

2. Atividades executadas até á data e marcos alcançados 

1ª Fase: Seleção dos centros a estudar. 

Os centros selecionados são representativos do clima continental mediterrânico. Os centros pertencem a Sanitas Mayores e estão localizados em: 

2.1 Centro 1. La Seu 

2.1.1.1 Edifício e rotina dos residentes 

Está localizado no centro de Valência. Foi construído em 1927 para ser um convento. Em 1997, foram realizadas reformas estruturais, que foram equipadas como residência, cuja ocupação atual é de 150 residentes. O edifício está dividido em 5 andares. O PB é composto por: 3 quartos (sala para atividades recreativas ou oficinas, sala "Serranos", sala "La Seu"), uma sala de jantar, um ginásio e 5 quartos. Dos andares P1 ao P4 existem os quartos, todos com a mesma distribuição excepto o P4 que tem apenas 10 quartos. Note-se que é a única residência onde os pisos não são setorizados por nível de comprometimento cognitivo e todas as atividades são realizadas no OP. Não há salas de jantar ou quartos nos andares dos quartos. Por esta razão, são estabelecidos três turnos para as refeições. 

Abaixo está uma estimativa das horas que são normalmente usadas de acordo com a atividade ou espaço: 

- Ginásio: virado para a rua. Com pouca luz natural. Cerca de 10 pessoas. Tratamentos individuais com dois fisioterapeutas das 10:30 às 11:30. 

- Sala de atividades/workshops lúdicos: ao lado do ginásio. Orientação para a rua. Cerca de 10 pessoas. Atividades matinais e vespertinas. Durante a primeira semana de campanhas experimentais observou-se que à tarde a amostra oscila entre 3-4 pessoas e a atividade é cinema. Portanto, não pode ser medido. 

- Sala "La Seu": virada para o pátio. 3 espaços muito diferentes com sofás em forma de U. Há muito calor. Durante a visita inicial, decidiu-se realizar uma recolha de dados diferente devido à magnitude da sala e às diferentes características dos diferentes espaços. A capacidade foi estimada em cerca de 50 pessoas (cerca de 10-12 residentes por sector). Com base nas campanhas experimentais, os auxiliares recomendaram não posicionar o equipamento de medição no meio de cada setor, pois poderia sofrer danos. Além disso, os residentes nesta sala apresentam um comprometimento significativo do estado cognitivo. 

- Sala "Serranos": virada para o pátio. Também consiste em 3 espaços, mas não tão diferentes como na sala "La Seu". É calculada uma ocupação máxima de 50 pessoas (cerca de 10-12 por sector). Por volta do meio-dia, todos os residentes do segundo e terceiro turnos de refeição estão sentados (a conversar com colegas ou a ler). À tarde e a partir das 17h, podem iniciar-se os inquéritos. 

- Sala de jantar: Entre rua e pátio. Existem 3 turnos, dos quais se recomenda assistir ao segundo e realizar os inquéritos quando os residentes estão a comer a sobremesa. A capacidade da sala é estimada em cerca de 50 pessoas, mas devido ao curto período de tempo para desenvolver os inquéritos, só é possível perguntar a cerca de 5 pessoas (considerando entre 2-5' por inquérito). Em termos de conforto, é detectado um elevado contraste térmico (sensação de frio). 

- Lanche: oferecido pelos assistentes das 15:30 às 17:30 e passa por grupos (turnos) e quartos. 

2.1.2 Instalação de ar condicionado e ventilação 

O sistema de ar condicionado é todo a água com duas tubagens com uma caldeira (aquecimento) e uma bomba de calor (arrefecimento, embora possa funcionar para aquecimento). Um único circuito fechado com uma bomba e uma bomba de reserva. 

Os quartos e PB são climatizados com fancoils. A P4, estando em contacto com o convés, as fancoils não são suficientes e existem também divisões individuais por divisão. Na verdade, em alguns quartos há apenas divisões e os corredores não têm ar condicionado. Os dados mais característicos a serem considerados são os seguintes: 

- Horário de funcionamento das fancoils: das 7:00 às 22:00 

- Temperatura do ponto de ajuste: entre 20º e 22ºC 

O edifício não tem ventilação forçada. As janelas dos quartos e os corredores abrem-se pela manhã para ventilar. Durante as campanhas experimentais, sentiram-se correntes de ar ao longo do dia. Em relação à AQS, existe uma caldeira independente e três acumuladores localizados no PB. 

2.2 Centro 2: Mas Camarena 

2.2.1 Edifício e rotina dos residentes 

O edifício de "Mas Camarena" está localizado em Bétera e foi construído no ano 2000 como uma residência, ao contrário do resto dos edifícios que foram remodelados para adaptá-los à sua finalidade. Com uma capacidade de cerca de 115 residentes, este centro é composto por um P-1, um PB e 3 pisos. Os detalhes são mostrados abaixo: 

- P-1: serviços de cozinha e lavandaria. 

- PB: salas e oficinas de terapia ocupacional, ginásio, cabeleireiro, escritórios e consultório médico. 

- P1, P2, P3: quartos e sala de jantar por andar. 

- P1: residentes idosos com deficiência (45 residentes) 

- P2: residentes com bom estado cognitivo (45 residentes) 

- P3: jovens deficientes (25 residentes) 

A sala de jantar e o piso do salão são agora o mesmo espaço. Os quartos duplos e individuais estão espalhados pelos andares. Ao nível do horário, das 9:00 às 10:00 o pequeno-almoço é servido na sala de jantar de cada andar em dois turnos. O almoço também é fixado em dois turnos: Um grupo de 12:30 a 13:30 e outro de 13:30 a 14:30. O lanche é estabelecido a partir das 16:30h. 

O ginásio costumava ser a cafetaria. Em termos de construção, as janelas podem ser vistas em duas fachadas, voltadas para a rua e para o pátio. Normalmente há dois fisioterapeutas. No que diz respeito aos horários, há dois grupos: das 11:00 às 12:00 e outro das 12:00 às 13:00. Cada grupo 12-13 pessoas (incluindo pessoas do CD). 

A sala de terapia ocupacional tem grandes janelas voltadas para o pátio interior. Quando não há atividade, estima-se uma ocupação de cerca de 7 pessoas. Quando há atividades em torno de 20 pessoas. 

2.2.2 Instalação de ar condicionado e ventilação 

O centro de Mas Camarena tem um sistema de ar comprimido com uma caldeira de condensação principal para aquecimento e AQS e uma caldeira de apoio apenas para aquecimento, um refrigerador principal e uma caldeira de apoio. 4 circuitos de refrigeração: zona norte, zona leste, zona oeste e cave. Possui também uma Unidade de Tratamento de Ar (ATU) no telhado que fornece ar a todas as fancoils do edifício. 

No piso do quarto há cerca de 4 fancoils (corredor longo, corredor curto, sala de jantar e sala de estar). Agora, a sala de jantar e a sala de estar são um espaço único e, por vezes, apenas uma bobina de ar é suficiente. No PB existem 5 unidades de fancoils. Algumas dessas salas compartilhadas (escritórios, reuniões, recepção, etc.). O ginásio PB é climatizado através de um Split. Não se sabe porquê, mas poderia ser devido ao facto de este espaço ter sido anteriormente a cafetaria. Os quartos só têm aquecimento através de radiadores (um no quarto e outro na casa de banho do quarto, exceto o P3 que há divisões. Os dados mais significativos a contemplar são os seguintes: 

- Horário de funcionamento: 24 horas no inverno até o final de fevereiro. Em seguida, aquecimento das 19:00 às 8:00 (ligado à noite). 

- Temperatura do ponto de regulação: 24ºC. 

2.3 Centro 3: Sagrada Família 

2.3.1 Edifício e rotina dos residentes 

O edifício Sagrada Família está localizado em Barcelona e o ano de construção é desconhecido. Este centro está dividido em 5 andares. No OP estão as áreas comuns (duas salas de estar - uma utilizada como biblioteca e outra como sala de televisão; sala de jantar; escritórios; e recepção). No P-1 há a secção de serviços (médico, cabeleireiro, etc.), bem como o ginásio e a terapia ocupacional/workshop para actividades de grupo guiadas (cerca de 15-20 pessoas). Quanto à distribuição do resto dos pisos, destacam-se os seguintes aspectos: 

- P1, 2 e 3: quartos, sala de estar e sala de jantar. Os residentes vivem no rés-do-chão, pois têm um baixo estado cognitivo ou não têm mobilidade (alguns estão na cama). 

- P4 e 5: quartos com sala de estar, mas sem sala de jantar. Os residentes descem para o PB para comer e para atividades de lazer. Mais residentes autónomos. Com um total de 116 quartos, estes podem ser individuais ou partilhados em cada andar, atingindo um total de 145 residentes (P1: 26 residentes; P2: 26 residentes; P3: 29 residentes; P4,5,6: 66 residentes) para além dos 6 do centro de dia. 

A um nível indicativo, os horários por espaços ou actividade são os seguintes: 

- De segunda a sexta-feira há sempre actividades no ginásio das 10:00 às 13:00. 

- Às terças e quintas-feiras os residentes vão dar um passeio das 11:30 às 13:00. 

- Das 14:00 às 15:30 todos dormem a sesta ou descansam na cama ou nas salas de estar. 

Durante a manhã há atividades contínuas. Das 17:00 às 19:00 os grupos de dominó reúnem-se na sala "biblioteca" do PB. Na sala de televisão, a maioria dos residentes está geralmente a dormir e metade da sala tem um baixo estado cognitivo, sendo difícil identificar qual dos residentes poderia ser inquirido. A um nível geral, estima-se que haja 15 ou 20 pessoas por quarto. Note-se que todas as janelas estão viradas a sul e se as cortinas não forem fechadas, a temperatura  pode ser altamente afetada quando entra a radiação solar direta. 

- O lanche é às 16:30 nas salas do BP para residentes com mobilidade ou bom estado cognitivo, mas não é obrigatório. Neste espaço de tempo há também geralmente membros da família. 

2.3.2 Instalação de ar condicionado e ventilação 

Sistema de dois tubos de água com duas caldeiras e dois chillers e fancoils para cada quarto e sala. Uma caldeira de condensação de alta eficiência é a que está a funcionar constantemente. Para picos de consumo, é utilizada uma caldeira de apoio com menor rendimento, mas com grande capacidade (mais antiga). Todas as fancoils pendem no mesmo circuito e têm 3 velocidades. A temperatura do set point é de 22ºC para todo o edifício. O controlo, que é centralizado a partir do computador de recepção, é definido pela hora do andar e pelo modo ligar/desligar. Ocasionalmente, pode ser modificado por quarto. Diferenciam-se vários tempos de funcionamento das fancoils: 

- Das 7:30 às 22:00. O aquecimento está quase sempre ligado durante todo o dia. 

- Quartos sem pessoas na cama durante todo o dia: das 7:00 às 10:00; das 13:00 às 14:30; e das 19:00 às 22:00. 

Em relação à ventilação, existem 7 recuperadores de calor que estão ligados a cada andar e alguns adicionais para a cozinha e salas de jantar. Ao nível da ventilação natural, as janelas abrem-se de manhã. 

2.4. Centro 4. Provença 

2.4.1 Edifício e rotina dos residentes 

O centro residencial da Provença está localizado em Barcelona e tem 124 residentes distribuídos por 6 pisos + PB. No piso do PB encontram-se os escritórios, o ginásio para tratamentos individualizados com fisioterapia, o salão de cabeleireiro e a recepção. Os residentes não se deslocam do piso a que pertencem e há geralmente uma ocupação constante de cerca de 22 por piso e cerca de 7-8 por actividade. Além disso, eles são distribuídos por grau de estado cognitivo. Por esta razão, podemos destacar que das plantas P4 a P6 são utilizadores com bom estado cognitivo. 

Cada andar é composto por: uma sala de jantar; uma sala de estar onde são realizadas atividades de grupo (fisioterapia ou terapia ocupacional) e lanches. Em geral, as câmaras são duplas (A e B). As atividades decorrem durante todo o dia em todos os pisos (das 10h00 às 19h00). O espaço escolhido pode ser a sala de estar em cada andar ou áreas com uso multiuso, como a sala de jantar no P4. Não há nenhuma cafetaria. 

2.4.2 Instalação de ar condicionado e ventilação 

Sistema de água de dois tubos com 2 caldeiras de condensação (para radiadores de ambiente, fancoils e AQS) e um chiller (para fancoils de ambiente comum). Não há refrigeração nos quartos. 

Os circuitos dos radiadores estão distribuídos em áreas: noroeste e sudoeste, enquanto as fancoils têm apenas um circuito para todo o edifício. As horas de operação, sem possibilidade de modificação, são: 

- Horário de funcionamento dos radiadores: das 6:00 às 9:00, das 13:00 às 16:00 e das 19:00 às 24:00. Estes tempos são assim porque servem os quartos e os residentes estão nos quartos quando acordam, para a sesta e quando vão dormir. 

- Horas de funcionamento das fancoils: das 10:00 às 19:00. Temperatura do ponto de regulação: 22ºC no Inverno. Cada fancoil tem o seu próprio batente e termostato, mas é controlado pelo técnico de manutenção. 

Em relação à ventilação, destaca-se o forçado em todo o edifício e é regulado por meio de um sensor de CO2 localizado no P4. No entanto, o técnico de manutenção garante que o edifício é composto por dois sistemas de ventilação (um para as instalações P0 a P3 com recuperação de calor e outro para as instalações P4 a P6 com ventilador de entrada e ventilador de extracção). Neste sistema não há recuperação de calor devido a problemas de espaço no telhado. 

2.5. Centro 5. Tarragona 

2.5.1. Edifício e rotina dos residentes 

O centro de Tarragona, com um telhado de vidro e um grande pátio interior, foi construído nos anos 60 para as Pequenas Irmãs da Caridade e foi renovado entre 2003 e 2008. No final do verão, está prevista uma extensão (elevador e para destinar o piso dos escritórios aos quartos). Este edifício caracteriza-se também por ser o mais vertical de todos (11 andares) e por ter uma grande sectorização de acordo com o estado cognitivo dos residentes, conforme detalhado: 

- 9 andares de quartos. P5-P9 têm a mesma distribuição (câmaras duplas compartilhadas) e os residentes têm um bom nível cognitivo. De P4 para baixo, os quartos são quartos individuais com casas de banho partilhadas e os principais utilizadores apresentam um elevado nível de deficiência cognitiva. No entanto, os fisioterapeutas e o psicólogo relataram durante a campanha experimental que há pacientes com P3 que poderiam muito bem responder às perguntas feitas no inquérito. 

- PB: escritórios e recepção. 

- P-1 áreas comuns (refeitório, sala de fisioterapia, sala de cinema, sala de terapia ocupacional ou oficinas, sala de musicoterapia, biblioteca e centro de dia). Cada andar tem a sua própria sala de jantar onde são servidos pequeno-almoço, almoço e jantar. Os lanches são servidos na cafetaria do P-1. 

Em termos de rotinas, é estabelecido o seguinte calendário: 

- 7:00 levantar / 9:00 tomar pequeno-almoço 

- 10:15: atividade de fisioterapia com um ou dois profissionais. Na sala de atividades há cerca de 30 pessoas e a duração seria de cerca de 15 minutos. No ginásio, reduz-se o tempo de atividade, pois são cerca de 15 pessoas com tratamentos individualizados. 

- 11:15: atividade de estimulação cognitiva com o educador, psicólogo, animador ou TASOC na sala de terapia do P-1. Cerca de 15-20 pessoas. A duração estimada é de cerca de 45 minutos. 

- 13:00: Almoço (uma hora). Cada andar tem a sua própria sala de jantar. 

- 16.30h-17:00: lanche na casa/cafetaria para os perfis autónomos (80 pessoas) (cerca de 30 minutos). 

- 17:30: atividade recreativa em diferentes salas do P-1 (cinema, bingo, jogos de tabuleiro, etc.) (de 20 a 25 pessoas). 

2.5.2 Instalação de ar condicionado e ventilação 

O ar condicionado é baseado em splits. 

2ª Etapa: Trabalho de campo

A coleta de dados teve início em fevereiro, logo após a assinatura do contrato e a compra do equipamento.

2.6 Monitorização 

Para o monitorização da temperatura seca (Ta) e umidade relativa (HR) dos espaços ocupados, foi adquirida a temperatura radiante média (Trm) e velocidade do ar (va) do equipamento Delta Ohm HD 32.3.

Para a temperatura seca (Taext) e humidade relativa (HRext) no exterior, serão utilizados os dados das estações meteorológicas mais próximas do edifício.

Para cada sala monitorada, foi gerada uma tabela com a média, desvio, mínimo e máximo de todas as variáveis monitoradas.

Tabela 1. Formato para coleta de dados monitorados.

2.7 Inquérito de satisfação  

Para a realização do inquérito de satisfação foram analisadas diferentes formas de recolher as perceções dos residentes. Após alguns testes, verificou-se que o método mais confiável foi utilizar imagens para determinar a Sensação Térmica, Aceitabilidade e Preferência.

Os valores de referência da UNE-EN-ISO-7730:2005 foram utilizados para caracterizar o nível de vestuário dos residentes e a sua atividade.

Para a coleta de informações dos residentes, seu nível de vestuário, atividade e sensação térmica, foi utilizado o seguinte modelo:

2.8. Campanha experimental

Para cada período climático, foram planeadas três campanhas experimentais para cada centro. Em cada centro foram monitorizados cerca de 5 espaços (áreas comuns, ginásio, sala de jantar, etc.). Para
cada sala foram obtidos cerca de 15 inquéritos. No total, 25 espaços monitoraram aproximadamente 375 levantamentos para cada estação climática.

Até à data, foi realizada a campanha experimental de Inverno e Primavera. O quadro seguinte mostra o número de inquéritos realizados em cada centro, atingindo um total de 1516 (872 no Inverno e 644 na Primavera).

3ª Etapa: Análise de dados e desenvolvimento do modelo de conforto térmico

O modelo de conforto e a comparação com outros modelos não podem ser desenvolvidos até que todos os dados monitorados das diferentes estações climáticas estejam disponíveis. No entanto, de forma a verificar a fiabilidade dos dados recolhidos, foram realizados alguns gráficos de correlação entre variáveis e modelos com uma amostra dos dados obtidos.

2.8. Análise de resultados

Uma primeira análise com os dados obtidos na campanha experimental de inverno no centro da família Sagrada, obtemos que os moradores têm um nível diferente de sensação térmica que os cuidadores.

Obtenemos un valor de significación inferior al 0,05 por lo tanto aceptamos la hipòtesis nula y aceptamos que los dos subgrupos se comportan de modo diferente en relación a la sensación tèrmica.
También se ha realizado un primer anàlisis para comprovar si la sensación tèrmica de los residentes depende del espacio monitorizado.

Obtenemo sun valor de significación isuperior al 0,05 por lo tanto rechazamos la hipòtesis nula y aceptamos que los dos subgrupos se comportan de modo igual en relación a la sensación tèrmica, y con lo cual la sensación tèrmica no depende del espacio donde se realizó la monitorización.

Por otro lado, se realizó un anàlisis de correlación entre las variables cuantitativas:

A Preferência depende inversamente da Sensação Térmica. Quando os residentes percebem uma sensação térmica de calor, preferem um ambiente mais fresco. Este resultado confirma que a sensação térmica neutra (ST=0) pode ser o conforto ST.

A Sensação Térmica depende da Temperatura de Operação. A temperatura de funcionamento, que é a média entre a temperatura ambiente e a temperatura radiante, também tem um nível de correlação com a temperatura exterior. Neste caso, observa-se que embora a temperatura definida seja sempre a mesma (23ºC), a temperatura de funcionamento oscila em função da temperatura exterior.

Foi também efectuada uma regressão linear entre o ST e a temperatura de funcionamento ou uma correlação elevada. Observa-se que para obter um ST neutro (ST=0) com uma temperatura de funcionamento de 23,2ºC.

También se ha calculado el modelo de confort en relación a la temperatura exterior media a través del modelo Griffith y obtenemos el siguiente modelo de confort adaptativo:

Tc = 0,086 · Trm + 22,103

Se ha realizado un modelo de confort (ST) teniendo en cuenta todas las variables monitorizadas y hemos obtenido la siguiente expresión:

ST = −6,852 + 0,18 · Hrint + 0,186 · Top + 1,161 · Act

Finalmente contrastando el modelo obtenido con los existentes en las normativas ASHRAE- 55 i EN-15215 hemos obtenido las siguientes regresiones:

Observa-se que a temperatura neutra do modelo obtido com os dados experimentais é menor (22,6ºC) que a dos modelos dos regulamentos (cerca de 23ºC). Estes resultados serão validados com toda a amostra (os 5 centros). Por outro lado, a inclinação da linha indica que a sensibilidade térmica dos idosos é inferior à que os modelos das normas consideram.

Para um PPD de 20% a temperatura oscila 3ºC enquanto que de acordo com as normas este valor é de 1ºC. Estes resultados permitem prever grandes diferenças entre os modelos existentes e os que são realmente necessários para as pessoas idosas.