Sino-Italian Ecological and Energy Efficient Building ...w3.ufsm.br/geese/seqe/wp-content/uploads/2010/11/Palestra_Eduardo... · 4. Eficiência de Equipamentos de climatização •A

Sino-Italian Ecological and Energy Efficient Building - SIEEB

SIMULAÇÃO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA – Resultados de

SaídaDr. Antônio César Silveira Baptista da Silva

Dr. Eduardo Grala da CunhaUFPEL/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.

Balanço Térmico, 23 de Janeiro, Caso Base



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;

Dormitório analisado Unitário (1 m²) Apartamento (25 m²)

Consumo com proteção solar

(kW/m² ano)

39,05 976,25

Consumo sem proteção solar

(kW/m² ano) 48,27 1.206,75

Hotel

Jacques

George

Tower


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



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 termo-acumulador por exemplo;



• Análise inicial do desempenho de dispositivo de acumulação de calor


• Simulação de proposta de automação


• Simulação de proposta de automação

Isolando a variável veneziana

Foto: Nauro Júnior – Ruas alagadas em Pelotas (jan/09)

www .amigosdepelotas.com.br (jan/09)

5. Estudo de Caso

5. Estudo de Caso• Habitações de Interesse Social – Habitações

emergenciais – Enchente de Janeiro de 2008

5. Estudo de Caso

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

• 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 Condutibilidade térmica

(W/m. K)

Densidade

(Kg/m²)

Calor Específico

(J/Kg. K)

Absortância

Tijolo furado 0,90 1232 920 0,70

Argamassa reboco 1,15 2000 1000 0,50

Telha fibrocimento 0,95 1900 840 0,70

Tijolo Maciço 0,90 1764 920 0,70

Forro de PVC 0,17 1390 900 0,70

Piso de concreto 1,75 2400 1000 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 HorizontalCaso 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

janelas

basculantes

com vidro

incolor de 3

mm

C01 paredes externas

de tijolos 6 furos

U = 3,081 W/m²K

ABS = 0,5

paredes

internas de

tijolos

maciços


6 mm

U = 6,835 W/m²K

ABS = 0,2, cor

branca

forro PVC nos

dormitórios e

banheiro

janelas

basculantes

com vidro

incolor de 3

mm


de tijolos 6 furos

U = 3,081 W/m²K

ABS = 0,5

paredes

internas de

tijolos

maciços


6 mm

U = 6,835 W/m²K

ABS = 0,4, cor

verde

forro PVC nos

dormitórios e

banheiro

janelas

basculantes

com vidro

incolor de 3

mm


de tijolos 6 furos

U = 3,081 W/m²K

ABS = 0,5

paredes

internas de

tijolos

maciços


6 mm

U = 6,835 W/m²K

ABS = 0,2, cor

branca

forro PVC nos

dormitórios e

banheiro, sala e

cozinha

janelas

basculantes

com vidro

incolor de 3

mm


de tijolos 6 furos

U = 3,081 W/m²K

ABS = 0,5

paredes

internas de

tijolos

maciços


6 mm

U = 6,835 W/m²K

ABS = 0,2, cor

branca

forro PVC nos

dormitórios e

banheiro, sala e

cozinha, mais

lã de rocha 5

cm

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


Análise do CONFORTO TÉRMICO da edificação

VERÃO



INVERNO


Análise da EFICIÊNCIA ENERGÉTICA da edificação

5. Estudo de Caso• Grupo II – Simulações no plano vertical (fechamento

opaco);

Paredes Material

Espessura Espessura Absortância

Transmitância

tijolo + reboco total U (W/m²K)

Caso base Externas Tijolo furado 10 + 2 x 2,5 15 cm = 0,5 3,08

Internas Tijolo maciço 11 + 2 x 1,5 14 cm - 3,14

Configuração 1 Externas Tijolo furado 10 + 2 x 2,5 15 cm = 0,2 3,08








5. Estudo de Caso• Grupo II – Simulações no plano vertical (fechamento

opaco);


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 verticalO uso da

veneziana é marcante no

resultado.

5. Estudo de Caso• Grupo IV – Simulações no plano horizontal, vertical

opaco e transparenteEdificação Paredes externas Cobertura Venezianas

Configuração 1

Caso base

U = 3,081 W/m²K

ABS = 0,5

Caso base

U = 6,835 W/m²K

ABS = 0,7

não

Configuração 2

Caso base

U = 3,081 W/m²K

ABS = 0,5

Com isolamento térmico

(manta de lã de vidro

4cm)

U = 0,830 W/m²K

ABS = 0,2

não

Configuração 3

Com maior massa

térmica (parede de 25cm)

U = 2,120 W/m²K

ABS = 0,2

Caso base

U = 6,835 W/m²K

ABS = 0,7

não

Configuração 4

Caso base

U = 3,081 W/m²K

ABS = 0,5

Caso base

U = 6,835 W/m²K

ABS = 0,7

sim

Configuração 5

Com maior massa

térmica (parede de 25cm)

U = 2,120 W/m²K

ABS = 0,2

Com isolamento térmico

(manta de lã de vidro

4cm)

U = 0,830 W/m²K

ABS = 0,2

sim


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 PORTO ALEGRE

MÊS % 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







VERÃO




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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