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CONFORTO TÉRMICO E LUZ NATURAL EM EDIFÍCIOS DE ESCRITÓRIOSQUESTÕES DE SUSTENTABILIDADE EQUESTÕES 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
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Uso da eletricidade no Brasil por setor
Residencial22%
Comercial14%Industrial
Outros8%
Edificações45%
Público9%
47%
Fonte: MME, Balanço Energético Nacional 2007
Escritórios23%
Influência da arquitetura:
Iluminação e ar-condicionado: Uso final :ç
50% a 60% do consumo
Cargas internas:
47 % da carga térmica total
AC26%
Iluminação25%
Equip. Escrit.33%
Outros16%
Envoltória e ar externo:
53 % da carga térmica total
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Mercado atual: projetos
C tifi ã LEED® AQUACertificação LEED®, AQUA, Etiquetagem PROCEL/INMETRO
Projeto integrado
Simulação computacional
Equipamentos eficientes
Simulação
Arquitetura
Luminotécnica
Ar-Elétrica
Vidros e caixilhos
Arquitetura eficiente condicionado
Automação
Elétrica
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
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Estratégias mais comuns
ARQUITETURA
Orientação solar e aberturas
Proteções solares
Isolamento térmico
Vid d t l l
ILUMINAÇÃO &
AR-CONDICIONADO
E i t lt fi iê iVidros de controle solar Equipamentos alta eficiência
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 problemasResgate da aplicação da engenharia: resolver problemas
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Arquitetura: questões de sustentabilidade
Mercado atual exige um apelo estético forte
Necessidade comercial:
Maior área locável possível... Garantir o retorno!
Aumentar a velocidade da obra... Sair na frente!
Análise da envoltória é fundamentalAnálise da envoltória é fundamental
Desafio: garantir o desempenho térmico e atender a exigência do mercado - viabilidade
Desafio: garantir o desempenho térmico e atender a exigência do mercado - viabilidade
Análise da envoltória: características e tendênciasParedes 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:
Maior transmissão luminosa
Menor fator solar
Construções leves, rápidas e recicláveis
Tendência: arquitetura de integraçãoTendência: arquitetura de integração
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E as estratégias bioclimáticas, na prática…
Ventilação natural por abertura de janelas?ruído, poluição, profundidade da planta e dificuldade de operação
ventilação mecânica (free-cooling), recuperação de calor e ciclo economizador
Iluminação naturalpouca aceitação dos usuários, custo de controles e
Problema:Problema:
Solução: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 viabilidadeExistem ferramentas e recursos para estudo de viabilidade
Problema:Problema:
Solução:Solução:
Simulação computacionalRepresentação do desempenho térmico e energético do prédio ao longo do ano, com o clima local.
Foto: divulgação
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Simulação computacional: iluminação natural
Foto: divulgação
Simulação computacional: iluminação natural
Foto: divulgação
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Desempenho térmico de fachadas
ucia
no D
utra
©Ilu
stra
ção:
L
Desempenho térmico de fachadas
ucia
no D
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©
JANELAS:JANELAS:
Fator Solar representa o percentual da radiação solar incidente que passa para o ambiente interno na forma de calor
Fator Solar representa o percentual da radiação solar incidente que passa para o ambiente interno na forma de calor
Ilust
raçã
o: L
Percentual de Abertura na Fachada (PAF) representa o percentual da fachada que permite a passagem de luz
Percentual de Abertura na Fachada (PAF) representa o percentual da fachada que permite a passagem de luz
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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 velocidadesconstante; 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
AC25%
Condomínio18%
Iluminação25%
Equip. escrit.32%
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Análise paramétrica: orientação do prédioRotacionando o prédio em 90°
Norte
840 TR 881 TR 919 TR 968 TR
-0,5%-0,7% -0,8% -1,0%
-2,0%
-1,0%
0,0%PAF = 30% PAF = 40% PAF = 50% PAF = 60%
e 0°
e 90
°
Consumo
817 TR 845 TR 879 TR 920TR
-2,8%
-4,0%-4,4%
-4,9%
-6,0%
-5,0%
-4,0%
-3,0%
Dife
renç
a en
tre
TR
Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela
86
100
F t S l77
62
3327
86
75
30
44
30
40
50
60
70
80
90
or p
erce
ntua
l (%
)
Fator Solar
Transmissão de Luz
0
10
20
30
Incolor Verde Controle solar Duplo
Valo
FS=77%TL=86%
FS=62%TL=75%
FS=33%TL=30%
FS=27%TL=44%
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Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela
5300
5400
h)
5%
4900
5000
5100
5200
5300
o an
ual d
e en
ergi
a (M
Wh
PAF = 30%
PAF = 40%
PAF = 50%
PAF = 60%
3%
4600
4700
4800
Incolor Verde Controle solar Duplo
Con
sum
o
FS=77%TL=86%
FS=62%TL=75%
FS=33%TL=30%
FS=27%TL=44%
Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela
5300
5400
h) PAF 50% e Controle solar
4900
5000
5100
5200
5300
o an
ual d
e en
ergi
a (M
Wh
PAF = 30%
PAF = 40%
PAF = 50%
PAF = 60%
equivale a PAF 30% e Vidro incolor
4600
4700
4800
Incolor Verde Controle solar Duplo
Con
sum
o
FS=77%TL=86%
FS=62%TL=75%
FS=33%TL=30%
FS=27%TL=44%
12
Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela
5300
5400
h) PAF 30% e Vidro verde
4900
5000
5100
5200
5300
o an
ual d
e en
ergi
a (M
Wh
PAF = 30%
PAF = 40%
PAF = 50%
PAF = 60%
contraPAF 30% e Vidro duplo
-1,6% de consumo-8,1% de TR
4600
4700
4800
Incolor Verde Controle solar Duplo
Con
sum
o
FS=77%TL=86%
FS=62%TL=75%
FS=33%TL=30%
FS=27%TL=44%
Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela
5300
5400
h)
4900
5000
5100
5200
5300
o an
ual d
e en
ergi
a (M
Wh
PAF = 30%
PAF = 40%
PAF = 50%
PAF = 60%PAF 60% e Vidro verde
contra
4600
4700
4800
Incolor Verde Controle solar Duplo
Con
sum
o
PAF 60% e Vidro duplo-3,5% de consumo-15,7% de TR
FS=77%TL=86%
FS=62%TL=75%
FS=33%TL=30%
FS=27%TL=44%
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Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela
5300
5400
h)
4900
5000
5100
5200
5300
o an
ual d
e en
ergi
a (M
Wh
PAF = 30%
PAF = 40%
PAF = 50%
PAF = 60%
4600
4700
4800
Incolor Verde Controle solar Duplo
Con
sum
o
PAF 60% e controle solar ou duploequivale a
PAF 40% e Vidro verde
FS=77%TL=86%
FS=62%TL=75%
FS=33%TL=30%
FS=27%TL=44%
Análise paramétrica: tipo de vidro e área de janela
5300
5400
h) Custo anual com energia elétrica:
4900
5000
5100
5200
5300
o an
ual d
e en
ergi
a (M
Wh
PAF = 30%
PAF = 40%
PAF = 50%
PAF = 60%
PAF 30% e verde = R$ 358/m² janelaPAF 60% e duplo = R$ 180/m² janela
Custo anual com energia elétrica:
PAF 60% e duplocontra
4600
4700
4800
Incolor Verde Controle solar Duplo
Con
sum
o
FS=77%TL=86%
FS=62%TL=75%
FS=33%TL=30%
FS=27%TL=44%
contraPAF 30% e Vidro verde+ 1,4% consumo+ 8,0% TR+100% área de janela
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Análise paramétrica: brises, tipo de vidro e área de janela
88.95590000
100000
60.689
40.410
56.337
71.711
88.955
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
Econ
omia
anu
al (R
$)
PAF = 40%
Vidro verdeFS = 62% 846
881 TR 855
0
10000
20000
Base Brise FS 40% TL 28%
FS 32% TL 31%
Sem janela (!?)
FS 32% + brise menor
TL = 75%
944 TR
846 TR
TR 855 TR
749 TR
805 TR
Pode-se atender à necessidade arquitetônica com materiais adequadosPode-se atender à necessidade arquitetônica com materiais adequados
Análise paramétrica: brises, tipo de vidro e área de janela
88.95590000
100000
60.689
40.410
56.337
71.711
88.955
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
Econ
omia
anu
al (R
$)
PAF = 40%
Vidro verdeFS = 62%
PROCEL – prescritivo:
0
10000
20000
Base Brise FS 40% TL 28%
FS 32% TL 31%
Sem janela (!?)
FS 32% + brise menor
TL = 75%
944 TRA C C A A
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Análise paramétrica: brises, tipo de vidro e área de janela
88.95590000
100000
60.689
40.410
56.337
71.711
88.955
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
Econ
omia
anu
al (R
$)
PAF = 40%
Vidro verdeFS = 62%
PROCEL – simulação:
0
10000
20000
Base Brise FS 40% TL 28%
FS 32% TL 31%
Sem janela (!?)
FS 32% + brise menor
TL = 75%
944 TRA B A A A
Considerações finaisç
Mercado passa por um momento de reflexão
Etiquetagem e certificações produzindo maior integração entre disciplinas de projeto
Simulação computacional entrando em cena
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