Sino-Italian Ecological and Energy Efficient Building - SIEEB
SIMULAÇÃO DE EFICIÊNCIA
ENERGÉTICA – Resultados de
Saída
Dr. Antônio César Silveira Baptista da Silva
Dr. Eduardo Grala da Cunha
UFPEL/FAUrb/LABCEE
Laboratório de Conforto e Eficiência Energética
SUMÁRIO
• 1. Análise do Comportamento de Superfícies
• 2. Análise do Conforto Térmico de Edificações
– 1.1 Zona de Conforto – Givoni
– 1.2 Programa Analisys
• 1.2.1 Geração de arquivo .txt
• 1.2.2 Geração de arquivo TRY (Test Reference Year)
• 3. Análise da Eficiência Energética de
Edificações
• 4. Eficiência de Equipamentos de climatização
• 5. Estudo de Caso
1. Análise do Comportamento de
Superfícies
• As simulações computacionais permitem a
análise dos ganhos e perdas térmicas
considerando as diferentes contribuições do
envelope;
Gráfico 2 – Balanço Térmico, 23 de Janeiro, Caso Base.
1. Análise do Comportamento de
Superfícies
Balanço Térmico, 23 de Janeiro, Caso Base
1. Análise do Comportamento de
Superfícies
Trocas de Calor através das paredes externas – 23 de Janeiro
2. Análise do Conforto Térmico
• Várias metodologias para definir a zona de conforto;
2. Análise do Conforto Térmico
• Geração de arquivo TRY
– A) Simulação no Design Builder
• Zona(s) térmica(s) ou média da edificação;
– B) Geração de arquivo .txt
• Temperatura interior;
• Umidade Relativa do Ar;
– C) Geração de arquivo TRY no AnalisysBio
– D) Análise das horas de conforto e desconforto
2. Análise do Conforto Térmico
• Análise das horas de conforto e desconforto
– Analysis Bio – LABEEE/UFSC
3. Análise da Eficiência Energética de
Edificações
• Permite verificar o consumo de energia da
edificação considerando os diferentes
consumos possíveis (kWh, kWh ano, graus-dia,
graus-hora, graus-hora médio):
– Climatização artificial;
• Aquecimento;
• Resfriamento;
– Iluminação artificial;
– Aquecimento de água;
– Ventilação mecânica;
3. Análise da Eficiência Energética de
Edificações
Hotel
Jacques
George
Tower
Dormitório analisado
Unitário (1 m²)
Apartamento (25 m²)
Consumo com proteção solar
(kW/m² ano)
Consumo sem proteção solar
(kW/m² ano)
39,05
976,25
48,27
1.206,75
3. Análise da Eficiência Energética de
Edificações
Tabela 3 – Cálculo do custo da energia economizada (CEC)
TCC (R$)
E (kWh ano)
n (anos)
d (%)
CEC (R$/kWh)
39.921,28
11.294,5
15
6,62
0,281
Tabela 4 - Consumo de energia anual proveniente da climatização artificial
I (R$)
Economia total (kWh
ano)
CA (R$/ano)
Pay-back simples (anos)
39.921,28
11.294,5
4.761,76
8,4
3. Análise da Eficiência Energética de
Edificações
4. Eficiência de Equipamentos de
climatização
• A simulação computacional permite a análise
de soluções de climatização natural ou até
mesmo elementos de arquitetura de
climatização natural, como o termoacumulador por exemplo;
4. Eficiência de Equipamentos de
climatização
4. Eficiência de Equipamentos de
climatização
• Análise inicial do desempenho de dispositivo
de acumulação de calor
4. Eficiência de Equipamentos de
climatização
• Simulação de proposta de automação
4. Eficiência de Equipamentos de
climatização
• Simulação de proposta de automação
Isolando a variável veneziana
5. Estudo de Caso
Foto: Nauro Júnior – Ruas alagadas em Pelotas (jan/09)
www .amigosdepelotas.com.br (jan/09)
5. Estudo de Caso
• Habitações de Interesse Social – Habitações
emergenciais – Enchente de Janeiro de 2008
5. Estudo de Caso
• Habitação de
Interesse Social
na cidade de
Pelotas, RS
• Disciplina de
Simulação de
Eficiência
Energética –
PROGRAU,
2010-01
5. Estudo de Caso
5. Estudo de Caso
• Configurações das Atividades (Activity)
– Densidade populacional (0,10 p/m²);
– Fator metabólico (0,90);
– Schedule de ocupação da residência (100% da
ocupação nos intervalos de 0 – 8hs, 12 – 14hs e 18
– 24hs e 50% da ocupação entre 8 – 12hs e 14 –
18hs);
– Set point de ventilação natural (25°C e Δtmáx=
– -50°C);
– ganhos térmicos pelo sistema de iluminação e
equipamentos (25W/m²).
5. Estudo de Caso
• Habitação de Interesse Social na cidade de
Pelotas, RS
– Grupo I – Simulações no plano horizontal;
– Grupo II – Simulações no plano vertical
(fechamento opaco);
– Grupo III – Simulações no plano vertical
(fechamento transparente);
– Grupo IV – Simulações no plano horizontal,
vertical opaco e transparente;
5. Estudo de Caso
• Descrição do Caso Base:
– quatro zonas (dormitório 1, dormitório 2,
sala/cozinha e banheiro);
– área construída de 36,91 m²;
– pé direito de 2,60m;
– Materiais do Plano Vertical e Horizontal:
Material
Tijolo furado
Argamassa reboco
Telha fibrocimento
Tijolo Maciço
Forro de PVC
Piso de concreto
Condutibilidade térmica
(W/m. K)
Densidade
(Kg/m²)
Calor Específico
(J/Kg. K)
Absortância
0,90
1,15
0,95
0,90
0,17
1,75
1232
2000
1900
1764
1390
2400
920
1000
840
920
900
1000
0,70
0,50
0,70
0,70
0,70
0,70
5. Estudo de Caso
• Descrição do Caso Base:
– paredes externas de tijolos 6 furos;
– paredes internas de tijolos maciços;
– telhado de duas águas no sentido norte/sul com
telhas de fibrocimento 6 mm;
– forro PVC nos dormitórios e banheiro;
– janelas basculantes com vidro incolor de 3 mm;
– piso de cimento alisado
• Arquivo Climático: Santa Maria – Zona
Bioclimática 2;
5. Estudo de Caso
• Grupo I – Simulações no Plano Horizontal
Caso
Base
paredes externas
de tijolos 6 furos
U = 3,081 W/m²K
ABS = 0,5
paredes
internas de
tijolos
maciços
telhas de fibrocimento
6 mm
U = 6,835 W/m²K
ABS = 0,7
forro PVC nos
dormitórios e
banheiro
C01
paredes externas
de tijolos 6 furos
U = 3,081 W/m²K
ABS = 0,5
paredes
internas de
tijolos
maciços
telhas de fibrocimento
6 mm
U = 6,835 W/m²K
forro PVC nos
dormitórios e
banheiro
paredes externas
de tijolos 6 furos
U = 3,081 W/m²K
ABS = 0,5
paredes
internas de
tijolos
maciços
telhas de fibrocimento
6 mm
U = 6,835 W/m²K
paredes externas
de tijolos 6 furos
U = 3,081 W/m²K
ABS = 0,5
paredes
internas de
tijolos
maciços
telhas de fibrocimento
6 mm
U = 6,835 W/m²K
forro PVC nos
dormitórios e
banheiro, sala e
ABS = 0,2, cor
branca
cozinha
paredes externas
de tijolos 6 furos
U = 3,081 W/m²K
ABS = 0,5
paredes
internas de
tijolos
maciços
telhas de fibrocimento
6 mm
U = 6,835 W/m²K
forro PVC nos
dormitórios e
banheiro, sala e
ABS = 0,2, cor
branca
cozinha, mais
lã de rocha 5
cm
C02
C03
C04
ABS = 0,2, cor
branca
forro PVC nos
dormitórios e
banheiro
ABS = 0,4, cor
verde
janelas
basculantes
com vidro
incolor de 3
mm
janelas
basculantes
com vidro
incolor de 3
mm
janelas
basculantes
com vidro
incolor de 3
mm
janelas
basculantes
com vidro
incolor de 3
mm
janelas
basculantes
com vidro
incolor de 3
mm
5. Estudo de Caso
• Grupo I – Simulações no Plano Horizontal
Análise do CONFORTO TÉRMICO anual da edificação
5. Estudo de Caso
• Grupo I – Simulações no Plano Horizontal
Análise do CONFORTO TÉRMICO da edificação
VERÃO
5. Estudo de Caso
• Grupo I – Simulações no Plano Horizontal
Análise do CONFORTO TÉRMICO da edificação
INVERNO
5. Estudo de Caso
• Grupo I – Simulações no Plano Horizontal
Análise da EFICIÊNCIA ENERGÉTICA da edificação
5. Estudo de Caso
• Grupo II – Simulações no plano vertical (fechamento
opaco);
Espessura
Espessura
tijolo + reboco
10 + 2 x 2,5
total
15 cm
 = 0,5
3,08
11 + 2 x 1,5
14 cm
-
3,14
Externas Tijolo furado
Configuração 1
Internas Tijolo maciço
10 + 2 x 2,5
15 cm
 = 0,2
3,08
11 + 2 x 1,5
14 cm
-
3,14
Externas Tijolo furado
Internas Tijolo maciço
10 + 2 x 2,5
15 cm
 = 0,4
3,08
11 + 2 x 1,5
14 cm
-
3,14
Externas Tijolo furado
Internas Tijolo maciço
10 + 2 x 2,5
15 cm
 = 0,2
3,08
15 + 2 x 1,5
18 cm
-
2,84
Externas Tijolo furado
19 + 2 x 2,5
24 cm
 = 0,2
2,36
Internas Tijolo maciço
15 + 2 x 1,5
18 cm
-
2,84
Paredes
Caso base
Configuração 2
Configuração 3
Configuração 4
Material
Externas Tijolo furado
Internas Tijolo maciço
Absortância
Transmitância
U (W/m²K)
5. Estudo de Caso
• Grupo II – Simulações no plano vertical (fechamento
opaco);
Análise do CONFORTO TÉRMICO anual da edificação
5. Estudo de Caso
• Grupo III – Simulações no plano vertical
(fechamento transparente);
– duas estratégias em relação aos planos
envidraçados:
– aumento da área das aberturas (30 e 40% da
área correspondente ao fechamento opaco no
qual estava situada a abertura)
– uso de proteção externa (veneziana e beiral).
– mecanismo com 50% de abertura e vidro
comum de 3 mm.
5. Estudo de Caso
• Grupo III – Simulações no plano vertical
(fechamento transparente);
• Grupo III – Simulações no plano vertical
O uso da
veneziana é
marcante no
resultado.
5. Estudo de Caso
• Grupo IV – Simulações no plano horizontal, vertical
opaco e transparente
Edificação
Configuração 1
Configuração 2
Configuração 3
Configuração 4
Configuração 5
Paredes externas
Caso base
U = 3,081 W/m²K
ABS = 0,5
Caso base
U = 3,081 W/m²K
ABS = 0,5
Com maior massa
térmica (parede de 25cm)
U = 2,120 W/m²K
ABS = 0,2
Caso base
U = 3,081 W/m²K
ABS = 0,5
Com maior massa
térmica (parede de 25cm)
U = 2,120 W/m²K
ABS = 0,2
Cobertura
Caso base
U = 6,835 W/m²K
ABS = 0,7
Com isolamento térmico
(manta de lã de vidro
4cm)
U = 0,830 W/m²K
ABS = 0,2
Caso base
U = 6,835 W/m²K
ABS = 0,7
Caso base
U = 6,835 W/m²K
ABS = 0,7
Com isolamento térmico
(manta de lã de vidro
4cm)
U = 0,830 W/m²K
ABS = 0,2
Venezianas
não
não
não
sim
sim
5. Estudo de Caso
• Grupo IV – Simulações no plano horizontal, vertical
opaco e transparente
– Problemas com o arquivo climático de Santa
Maria: BRA_Santa.Maria.839360_SWERA.epw;
– Análise inicial das normais climatológicas;
NORMAIS CLIMATOLÓGICAS
SANTA MARIA
MÊS
PORTO ALEGRE
% conforto
JAN
56,12
73,17
FEV
51,44
60,26
MAR
63,56
80,44
ABR
65,54
77,67
MAI
39,80
45,06
JUN
12,12
16,09
JUL
15,84
18,89
AGO
23,24
26,96
SET
36,79
43,69
OUT
60,17
68,09
NOV
80,03
89,69
DEZ
92,30
94,97
5. Estudo de Caso
• Grupo IV – Análise do arquivo climático –
Conforto térmico anual (edificação)
Conforto Térmico Porto Alegre x Santa Maria
5. Estudo de Caso
• Grupo IV – Análise do arquivo climático – Conforto
térmico – Verão (edificação)
Conforto Térmico Porto Alegre x Santa Maria VERÃO
5. Estudo de Caso
• Grupo IV – Análise do arquivo climático –
Conforto térmico – Inverno (edificação)
Conforto Térmico Porto Alegre x Santa Maria INVERNO
5. Estudo de Caso
• Grupo IV – Simulações no plano horizontal, vertical
opaco e transparente
Análise do CONFORTO TÉRMICO anual da edificação
5. Estudo de Caso
• Grupo IV – Simulações no plano horizontal, vertical
opaco e transparente
Análise do CONFORTO TÉRMICO da edificação
VERÃO
5. Estudo de Caso
• Grupo IV – Simulações no plano horizontal, vertical
opaco e transparente
Análise do CONFORTO TÉRMICO da edificação
INVERNO
5. Estudo de Caso
• Grupo IV – Simulações no plano horizontal, vertical
opaco e transparente
• Verifica-se que a configuração 2 (cobertura isolada e
branca) apresentou os melhores resultados tanto para o
inverno quanto para o ano todo
Perspectiva e planta da habitação emergencial
OBRIGADO!
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