CONFORTO TÉRMICO E LUZ NATURAL EM EDIFÍCIOS DE ESCRITÓRIOS QUESTÕES DE SUSTENTABILIDADE E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA Fernando Simon Westphal, Dr. Eng. Objetivo Apresentar uma visão de mercado Eficiência energética na arquitetura (edifícios de escritórios) Estratégias adotadas Tendências de projeto Simulação e intervenções 1 Uso da eletricidade no Brasil por setor Outros 8% Edificações 45% Residencial 22% Comercial 14% Industrial 47% Público 9% Escritórios 23% Fonte: MME, Balanço Energético Nacional 2007 Influência da arquitetura: Uso final : ç e ar-condicionado: Iluminação Outros 16% 50% a 60% do consumo Equip. Escrit. 33% AC 26% Iluminação 25% Cargas internas: 47 % da carga térmica total Envoltória e ar externo: 53 % da carga térmica total 2 Mercado atual: projetos C Certificação tifi ã LEED®, LEED® AQUA, AQUA Etiquetagem PROCEL/INMETRO Projeto integrado Arquitetura Vidros e caixilhos Simulação computacional Luminotécnica Simulação Equipamentos eficientes Arcondicionado Elétrica Arquitetura eficiente Automação Projeto integrado Mercado atual: arquitetura Forma definida pelo terreno e viabilidade comercial Estética definida pelo incorporador (clientes) Sistema construtivo definido pelo custo e velocidade Pouco uso de estratégias passivas Maior preocupação com a escolha dos materiais Simulação computacional durante o projeto 3 Estratégias mais comuns ARQUITETURA Orientação solar e aberturas Proteções solares ILUMINAÇÃO & AR-CONDICIONADO Isolamento térmico Vidros Vid d de controle t l solar l Equipamentos E i t alta lt eficiência fi iê i Controlabilidade Qualificação de instalações Sistemas inovadores Pouca integração com luz nat. Mercado atual: consultoria em eficiência energética Partido arquitetônico definido pelo arquiteto e incorporadora Maior intervenção ocorre: Para tornar o projeto mais eficiente Na escolha de materiais Estratégias de controle e uso (iluminação e AC) Estudo de viabilidade econômica de estratégias Utilizar ferramentas adequadas de cálculo Custo operacional do edifíicio Resgate da aplicação da engenharia: resolver problemas 4 Arquitetura: questões de sustentabilidade Mercado atual exige um apelo estético forte Necessidade comercial: 9 Maior área locável possível... Garantir o retorno! 9 Aumentar a velocidade da obra... Sair na frente! Análise da envoltória é fundamental Desafio: garantir o desempenho térmico e atender a exigência do mercado - viabilidade Análise da envoltória: características e tendências Paredes em steel framing Fator Solar entre 25% e 40% Transmissão luminosa entre 25% e 45% Percentual de abertura entre 40% e 60% Nossas latitudes exigem uso de proteções solares Tendências marcantes: 9 Maior transmissão luminosa 9 Menor fator solar 9 Construções leves, rápidas e recicláveis Tendência: arquitetura de integração 5 E as estratégias bioclimáticas, na prática… Ventilação natural por abertura de janelas? Problema: Solução: ruído, poluição, profundidade da planta e dificuldade de operação ventilação mecânica (free-cooling), recuperação de calor e ciclo economizador Iluminação natural Problema: Solução: pouca aceitação dos usuários, custo de controles e reatores dimerizáveis, problemas de ofuscamento setorização de circuitos, proteções solares, vidros seletivos, serigrafados, persianas automatizadas Existem ferramentas e recursos para estudo de viabilidade Simulação computacional Representação do desempenho térmico e energético do prédio ao longo do ano, com o clima local. Foto: divulgação 6 Simulação computacional: iluminação natural Foto: divulgação Simulação computacional: iluminação natural Foto: divulgação 7 Ilustração: Luciano Dutra © Desempenho térmico de fachadas Desempenho térmico de fachadas Ilustração: Luciano Dutra © JANELAS: Fator Solar representa o percentual da radiação solar incidente que passa para o ambiente interno na forma de calor Percentual de Abertura na Fachada (PAF) representa o percentual da fachada que permite a passagem de luz 8 Simulação computacional: exemplo de análise Dimensões: 40,0 x 60,0 m Pavimentos: 20 Pé-direito: 4,0 m (2,8 + 1,2) Ar-condicionado: água gelada com centrífugas (COP 6,1 W/W); circuito secundário variável e primário constante; torres abertas de duas velocidades Iluminação interna: 12 W/m², dimerizável em 20% do pavimento (500 lux) Persianas internas: fechadas quando radiação é maior que 200 W/m² Simulação computacional: exemplo de análise Condomínio 18% Equip. escrit. 32% AC 25% Iluminação 25% 9 Norte Análise paramétrica: orientação do prédio Rotacionando o prédio em 90° 840 TR 881 TR 919 TR 968 TR 817 TR 845 TR 879 TR 920TR PAF = 40% PAF = 50% PAF = 60% -0,7% -0,8% -1,0% Diferença entre e 0°e 90° PAF = 30% 0,0% -1,0% -0,5% Consumo -2,0% -3,0% -2,8% TR -4,0% -4,0% -4,4% -5,0% -4,9% -6,0% Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela 100 Valo or percentual (%) 80 F t S Fator Solar l 86 90 77 70 75 Transmissão de Luz 62 60 50 44 40 33 30 30 27 20 10 0 Incolor Verde FS=77% TL=86% FS=62% TL=75% Controle solar Duplo FS=33% TL=30% FS=27% TL=44% 10 Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela Consumo o anual de energia (MWh h) 5400 5% 5300 5200 3% 5100 PAF = 30% PAF = 40% 5000 PAF = 50% 4900 PAF = 60% 4800 4700 4600 Incolor Verde FS=77% TL=86% FS=62% TL=75% Controle solar Duplo FS=33% TL=30% FS=27% TL=44% Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela Consumo o anual de energia (MWh h) 5400 PAF 50% e Controle solar equivale a PAF 30% e Vidro incolor 5300 5200 PAF = 30% 5100 PAF = 40% 5000 PAF = 50% 4900 PAF = 60% 4800 4700 4600 Incolor Verde FS=77% TL=86% FS=62% TL=75% Controle solar Duplo FS=33% TL=30% FS=27% TL=44% 11 Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela Consumo o anual de energia (MWh h) 5400 PAF 30% e Vidro verde contra PAF 30% e Vidro duplo -1,6% de consumo -8,1% de TR 5300 5200 5100 PAF = 30% PAF = 40% 5000 PAF = 50% 4900 PAF = 60% 4800 4700 4600 Incolor Verde FS=77% TL=86% FS=62% TL=75% Controle solar Duplo FS=33% TL=30% FS=27% TL=44% Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela Consumo o anual de energia (MWh h) 5400 5300 5200 PAF = 30% 5100 PAF = 40% 5000 PAF = 50% PAF 60% e Vidro verde contra PAF 60% e Vidro duplo -3,5% de consumo -15,7% de TR 4900 4800 4700 PAF = 60% 4600 Incolor Verde FS=77% TL=86% FS=62% TL=75% Controle solar Duplo FS=33% TL=30% FS=27% TL=44% 12 Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela Consumo o anual de energia (MWh h) 5400 5300 5200 PAF = 30% 5100 PAF = 40% 5000 PAF = 50% 4900 4800 4700 PAF = 60% PAF 60% e controle solar ou duplo equivale a PAF 40% e Vidro verde 4600 Incolor Verde FS=77% TL=86% FS=62% TL=75% Controle solar Duplo FS=33% TL=30% FS=27% TL=44% Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela Consumo o anual de energia (MWh h) 5400 5300 5200 Custo anual com energia elétrica: PAF 30% e verde = R$ 358/m² janela PAF 60% e duplo = R$ 180/m² janela 5100 PAF = 30% PAF = 40% 5000 PAF = 50% PAF 60% e duplo contra PAF 30% e Vidro verde + 1,4% consumo + 8,0% TR +100% área de janela 4900 4800 4700 4600 Incolor Verde FS=77% TL=86% FS=62% TL=75% PAF = 60% Controle solar Duplo FS=33% TL=30% FS=27% TL=44% 13 Análise paramétrica: brises, tipo de vidro e área de janela 100000 88.955 90000 Economia anual (R$) 80000 71.711 70000 60.689 56.337 60000 50000 40000 PAF = 40% 30000 20000 Vidro verde FS = 62% TL = 75% 10000 944 TR 40.410 846 TR 881 TR 855 TR 749 TR 0 Base Brise FS 40% TL 28% FS 32% TL 31% Sem janela (!?) 805 TR FS 32% + brise menor Pode-se atender à necessidade arquitetônica com materiais adequados Análise paramétrica: brises, tipo de vidro e área de janela 100000 88.955 90000 Economia anual (R$) 80000 71.711 70000 60.689 56.337 60000 50000 40000 PAF = 40% 30000 20000 Vidro verde FS = 62% TL = 75% 10000 944 TR 40.410 PROCEL – prescritivo: A C C A A Brise FS 40% TL 28% FS 32% TL 31% Sem janela (!?) FS 32% + brise menor 0 Base 14 Análise paramétrica: brises, tipo de vidro e área de janela 100000 88.955 90000 Economia anual (R$) 80000 71.711 70000 60.689 56.337 60000 50000 40000 PAF = 40% 30000 20000 Vidro verde FS = 62% TL = 75% 10000 944 TR 40.410 PROCEL – simulação: A B A A A Brise FS 40% TL 28% FS 32% TL 31% Sem janela (!?) FS 32% + brise menor 0 Base Considerações ç finais Mercado passa por um momento de reflexão 9 Etiquetagem e certificações produzindo maior integração entre disciplinas de projeto 9 Simulação computacional entrando em cena 9 Necessidade de especialistas no mercado Existem ferramentas e materiais Uso adequado define a viabilidade econômica Desafio: atender às necessidades do mercado, com bom desempenho térmico e energético 15
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