Estratégias de uso racional de energia para o setor comercial/institucional de Florianópolis
Prof. Dr. Fernando Simon WestphalChefe do Departamento de Arquitetura e Urbanismo
(48) 3721-7542 | [email protected]
Universidade Federal de Santa Catarina
Laboratório de Conforto Ambiental
Não existe edifício de escritórios 100% passivo em clima subtropical.
O uso do ar-condicionado é inevitável em Florianópolis.
Clima
25
30
35
°C)
Florianópolis - Ano climático de referência
ZONA DE CONFORTO
0
5
10
15
20
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
Te
mp
era
tura
(° ZONA DE CONFORTO
ClimaTemperatura do ar
16%
27%
35%
18%
3%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
< 16 16--|20 20--|24 24--|28 >28
Fre
qü
ên
cia
de
oco
rrê
nci
a
Faixas de Temperatura
21%
ANO INTEIRO
8%
22%
35%
29%
6%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
< 16 16--|20 20--|24 24--|28 >28
Fre
qü
ên
cia
de
oco
rrê
nci
a
Faixas de Temperatura
35%
8h às 20h
2%
6%
14%
18%
30% 29%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
< 50% 50-60% 60-70% 70-80% 80-90% > 90%
Fre
qu
ên
cia
Faixa de UR
ClimaUmidade relativa
ANO INTEIRO
77%
4%
11%
26% 27%
23%
10%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
< 50% 50-60% 60-70% 70-80% 80-90% > 90%
Fre
qu
ên
cia
Faixa de UR
8h às 20h
60%
O que fazer?
Diminuir ao máximo a carga térmica.Aumentar a eficiência do sistema de iluminação artificialUsar dispositivos de proteção solar e isolamento térmico
Facilitar as perdas de calor no verão.Facilitar as perdas de calor no verão.Balancear a relação entre área de vidros e paredes
Desenvolver um projeto de ar-condicionado adequado.
Prever e planejar rotina de manutençãoConsiderar a ocorrência de uso simultâneo dos espaçosAnalisar a recuperação de calor
Certificação LEED: eficiência mínima
Norma de referência
Pré-requisito•Atender aos itens mandatórios•Alcançar 10% de economia de energia comprovada por simulação computacional
Eficiência energética mínima
Edifício REAL Baseline ASHRAEEdificação modelada de acordo com o Apêndice G da ASHRAE 90.1 (arquitetura, iluminação, condicionamento de ar e aquecimento de água, atendendo a requisitos mínimos de eficiência da norma)
Edificação modelada de acordo com as características REAIS do projeto (arquitetura, HVAC, Iluminação, fachada, vidros)
CUSTO DE ENERGIA PROJETO ≤ 0,9 x CUSTO DE ENERGIA BASELINE
Eldorado
[Gafisa e São Carlos]
LEED-PLATINUM
Eldorado Business Tower
LEED-PLATINUM
O que alguns fabricantes vendem no mercado:
Vidros de controle solar = 30% de economia
Ar-condicionado (VRF) = 66% de economia
Elevadores = 30% de economiaElevadores = 30% de economia
Iluminação = 20% de economia
TOTAL = 146% de economia
Sim, alguma coisa está errada
Eldorado Business Tower
LEED-PLATINUM
Por simulação: 18% de economia
Arquitetura:-Cobertura-Paredes-Janelas-Piso
Simulação Computacional Integrada
Variáveis ambientais:-Temperatura-Umidade-Radiação Solar-Ventos
Variáveis internas:-Ocupação-Iluminação-Equipamentos-Padrões de uso
Sistema de ar-condicionado
=kWh=R$
Simulação computacional integrada
Estágio inicial• Bases de projeto
Desenvolvimento• Detalhamento de
Certificação• Refinamento• Bases de projeto
• Projeto Básico• Detalhamento de
alternativas• Projeto Executivo
• Refinamento• As-built
Projeto integrado com simulaçãoExemplo: Hospital Albert Einstein (Perdizes, São Paulo)
Projeto integrado com simulaçãoExemplo: Hospital Albert Einstein (Perdizes, São Paulo)
Modelo 1Ar-condicionado
Modelo 2Iluminação
Modelo 3Fachadas
Modelo 4Final
ENVOLTÓRIA
Diminuição da carga térmica pela envoltória
Cobertura
• Isolamento térmico• Sombreamento• Telhado jardim
Janelas
• Balancear a área de janela / parede• Balancear a área de janela / parede• Vidro de proteção solar (baixo Fator Solar)• Proteções solares
Paredes
• Isolamento térmico• Cores claras• Sombreamento
Resumo:
• Paredes leves isoladas
• Fator Solar entre 25% e 40%
Arquitetura corporativa atual: características
Transparência | luz natural | desempenho térmico
25% e 40%
• Transmissão luminosa entre 25% e 45%
• Percentual de abertura entre 40% e 60%
Soluções de fachadas: especificação de materiais
Área de janela: 30%Vidro verde
Área de janela: 4.800 m²Custo anual: R$ 1.284 milCapacidade A.C.: 1.001 TR
Área de janela: 60%Vidro duplo c/ baixo FS
Área de janela: 9.600 m²Custo anual: R$ 1.275 milCapacidade A.C.: 953 TR
Soluções de fachadas
Comparativo: brises e vidros de proteção solar
0,40
0,40
FORRO
LAJE DE CONCRETO
45°
DETALHE
PISO ELEVADO
BRISES
PEITORIL
VIGA DE BORDA
Definição de ângulo de proteçãoDefinição de ângulo de proteção
Comparativo: brises e vidros de proteção solar
1300
1350
1400x1000 R$
Custo anual com energia (x 1000 R$)
-4%
Modelo de
Referência
PAF = 50%
Vidro Verde
Clima: Florianópolis
1100
1150
1200
1250
1300
Sem Brise Brise 30° Brise 45° Controle solar Duplo
-6% -6%-4%
-8%
Comparativo: brises e vidros de proteção solar
1300
1350
1400x1000 R$
Custo anual com energia (x 1000 R$)
-4%
Clima: FlorianópolisModelo de
Referência
PAF = 50%
Vidro Verde
1100
1150
1200
1250
1300
Sem Brise Brise 30° Brise 45° Controle solar Duplo
-6% -6%-4%
-8%
AR-CONDICIONADO
Escolha do sistema de ar-condicionado
� Custo inicial� Custo de operação (energia e equipe) e manutenção� Eficiência energética� Espaço físico� Clima� Padrão de uso e carga da edificação� Padrão de uso e carga da edificação
Integração com a arquitetura
Exemplo: sistema com fluxo variável
Exemplo: sistema com fluxo variável
Exemplo: sistema com fluxo variável
ILUMINAÇÃO
Cada tipo de produto tem sua aplicação
Cada tipo de produto tem sua aplicação
Iluminação natural: simulação computacional
Simulação: Exemplo com software Dialux
Simulação: Exemplo com software Dialux
Modelo 1
12%
14%
16%
18%
20%
22%
24%
26%
28%
Au
ton
om
ia
Dialux
Modelo 2 Modelo 3
WWR=40% WWR=45,5% WWR=48,5%
Tvis=35%
10%
12%
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Modelos
Modelo 4 Modelo 5 Modelo 6
Modelo 7 Modelo 8 Modelo 9
O aumento na área de janelas não apresenta ganho para a autonomia de iluminaçãoT
vis=45%
Tvis=40%
ESTUDO DE CASO EM FLORIANÓPOLIS
CERTIFICAÇÃO LEED®
Modelo geométrico
NG
11°
NG
11°
Estratégias(modelos) simuladas(os)
Modelo 1 – Arquitetura 54% de área de janela, Vidro de fator solar 30%Ar-condicionado igual ao baseline.
Modelo 2 – Arquitetura + AC Modelo anteriorAr-condicionado previsto para o prédio (splits de alta eficiência)alta eficiência)
Modelo 3 – Arquitetura + AC + rec. Calor Modelo anterior, com recuperador de calor na tomada de ar exterior
Modelo 4 – Arquitetura + AC + Iluminação Modelo 2 com iluminação dos escritórios reduzida a 11 W/m²
Resultados
Aquecimento
0%
Resfriamento
23%
Elevadores
Ventilação -
AC escritórios
6%
Bombas da
CAG
11%
Torre de
resfriamento
3%
Aquecimento
0%
Resfriamento
27%Ventiladores
de exaustão
6%
Elevadores
6%
Ventilação - AC
escritórios
4%
BASELINE PROJETO
Iluminação
interna
22%
Iluminação
externa
3%
Equipamentos
-escritório
27%
Ventiladores
de exaustão
0%
Elevadores
5%
Iluminação
interna
23%
Iluminação
externa
3%
Equipamentos-
escritório
31%
Resultados
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Baseline Arquitetura AC AC + rec calor AC + ilumC
on
sum
o d
e e
ne
rgia
(M
Wh
)
-10,0% -11,2% -12,0%+0,4%
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Baseline Arquitetura brises+vidros
verdes
bises + Fator
Solar 30%
Co
nsu
mo
de
en
erg
ia (
MW
h) +0,4% 0,0% -3,2%
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Estratégias mais comuns
•Vidros de controle solar•Percentual de área de janela de 40%•Isolamento térmico de fachadas•Telhado jardim
Envoltória
•Chillers com alta eficiência em carga parcial•Circuito primário variável•Termoacumulação•Volume de ar externo variável (sensor de CO2)
Ar-condicionado
•Volume de ar externo variável (sensor de CO2)•Roda entálpica (redução de demanda)•Fan-coils com baixa pressão estática•UFAD: Insuflamento pelo piso•VRF: alta eficiência em carga parcial e baixa potência para ventilação
•Equipamentos de alta eficiência•Iluminação externa quase nula•Iluminação de tarefa•Integração com a luz natural
Iluminação
Considerações finais
� Certificações mudando cultura de projeto
� Impulso a produtos inovadores
� Maior exigência por desempenho elevado
� Falta de preparo de projetistas e especificadores
� Falta de domínio sobre o clima brasileiro
� Momento propício para quebrar tabus e
testar novas tecnologias
Estratégias de uso racional de energia para o setor comercial/institucional de Florianópolis
Prof. Dr. Fernando Simon WestphalChefe do Departamento de Arquitetura e Urbanismo
(48) 3721-7542 | [email protected]
Universidade Federal de Santa Catarina
Laboratório de Conforto Ambiental