Estratégias de uso racional de energia para o setor comercial/institucional de Florianópolis

Transcrição

1 Estratégias de uso racional de energia para o setor comercial/institucional de Florianópolis Prof. Dr. Fernando Simon Westphal Chefe do Departamento de Arquitetura e Urbanismo (48) fernandosw@arq.ufsc.br Universidade Federal de Santa Catarina Laboratório de Conforto Ambiental

2 Não existe edifício de escritórios 100% passivo em clima subtropical. O uso do ar-condicionado é inevitável em Florianópolis.

3 Clima 35 Florianópolis - Ano climático de referência 30 Temperatura ( C) ZONA DE CONFORTO jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

4 Clima Temperatura do ar ANO INTEIRO Freqüência de ocorrência 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 35% 27% 18% 16% 21% 3% < >28 Faixas de Temperatura 8h às 20h Freqüência de ocorrência 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 35% 35% 29% 22% 8% 6% < >28 Faixas de Temperatura

5 Clima Umidade relativa Frequência 50% 40% 30% 20% 14% 18% 77% 30% 29% ANO INTEIRO 10% 0% 6% 2% < 50% 50-60% 60-70% 70-80% 80-90% > 90% Faixa de UR 50% 40% 60% Frequência 30% 20% 26% 27% 23% 8h às 20h 10% 0% 11% 10% 4% < 50% 50-60% 60-70% 70-80% 80-90% > 90% Faixa de UR

6 O que fazer? Diminuir ao máximo a carga térmica. Aumentar a eficiência do sistema de iluminação artificial Usar dispositivos de proteção solar e isolamento térmico 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 manutenção Considerar a ocorrência de uso simultâneo dos espaços Analisar a recuperação de calor

7 Certificação LEED: eficiência mínima Norma de referência Pré-requisito Atender aos itens mandatórios Alcançar 10% de economia de energia comprovada por simulação computacional

8 Eficiência energética mínima Edifício REAL Edificação modelada de acordo com as características REAIS do projeto (arquitetura, HVAC, Iluminação, fachada, vidros) Baseline ASHRAE Edificação 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) CUSTO DE ENERGIA PROJETO 0,9 x CUSTO DE ENERGIA BASELINE

9 Eldorado [Gafisa e São Carlos] LEED-PLATINUM

10 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 economia Iluminação = 20% de economia TOTAL = 146% de economia Sim, alguma coisa está errada

11 Eldorado Business Tower LEED-PLATINUM Por simulação: 18% de economia

12 Simulação Computacional Integrada Arquitetura: -Cobertura -Paredes -Janelas -Piso Variáveis internas: -Ocupação -Iluminação -Equipamentos -Padrões de uso Sistema de ar-condicionado = kwh = R$ Variáveis ambientais: -Temperatura -Umidade -Radiação Solar -Ventos

13 Simulação computacional integrada Estágio inicial Bases de projeto Projeto Básico Desenvolvimento Detalhamento de alternativas Projeto Executivo Certificação Refinamento As-built

14 Projeto integrado com simulação Exemplo: Hospital Albert Einstein (Perdizes, São Paulo)

15 Projeto integrado com simulação Exemplo: Hospital Albert Einstein (Perdizes, São Paulo) Modelo 1 Ar-condicionado Modelo 2 Iluminação Modelo 3 Fachadas Modelo 4 Final

16 ENVOLTÓRIA

17 Diminuição da carga térmica pela envoltória Cobertura Isolamento térmico Sombreamento Telhado jardim Janelas Balancear a área de janela / parede Vidro de proteção solar (baixo Fator Solar) Proteções solares Paredes Isolamento térmico Cores claras Sombreamento

18 Arquitetura corporativa atual: características Resumo: Paredes leves isoladas Fator Solar entre 25% e 40% Transmissão luminosa entre 25% e 45% Percentual de abertura entre 40% e 60% Transparência luz natural desempenho térmico

19 Soluções de fachadas: especificação de materiais Área de janela: 30% Vidro verde Área de janela: m² Custo anual: R$ mil Capacidade A.C.: TR Área de janela: 60% Vidro duplo c/ baixo FS Área de janela: m² Custo anual: R$ mil Capacidade A.C.: 953 TR

20 Soluções de fachadas

21 Comparativo: brises e vidros de proteção solar LAJE DE CONCRETO FORRO 0, ,40 BRISES DETALHE PEITORIL PISO ELEVADO VIGA DE BORDA Definição de ângulo de proteção

22 Comparativo: brises e vidros de proteção solar Custo anual com energia (x 1000 R$) x R$ Modelo de Referência PAF = 50% Vidro Verde Clima: Florianópolis -4% -6% -6% -8% Sem Brise Brise 30 Brise 45 Controle solar Duplo

23 Comparativo: brises e vidros de proteção solar Custo anual com energia (x 1000 R$) x R$ Modelo de Referência PAF = 50% Vidro Verde Clima: Florianópolis -4% -6% -6% -8% Sem Brise Brise 30 Brise 45 Controle solar Duplo

24 AR-CONDICIONADO

25 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

26 Integração com a arquitetura

27 Exemplo: sistema com fluxo variável

28 Exemplo: sistema com fluxo variável

29 Exemplo: sistema com fluxo variável

30 ILUMINAÇÃO

31 Cada tipo de produto tem sua aplicação

32 Cada tipo de produto tem sua aplicação

33 Iluminação natural: simulação computacional

34 Simulação: Exemplo com software Dialux

35 Simulação: Exemplo com software Dialux WWR=40% WWR=45,5% WWR=48,5% Dialux 28% Tvis=35% Modelo 1 Modelo 2 Modelo 3 Autonomia 26% 24% 22% 20% 18% 16% 14% Tvis=45% Tvis=40% Modelo 4 Modelo 5 Modelo 6 12% 10% Modelos O aumento na área de janelas não apresenta ganho para a autonomia de iluminação Modelo 7 Modelo 8 Modelo 9

36 CERTIFICAÇÃO LEED ESTUDO DE CASO EM FLORIANÓPOLIS

37 Modelo geométrico NG 11

38 NG 11

39 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 anterior Ar-condicionado previsto para o prédio (splits de 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

40 Resultados BASELINE PROJETO Ventilação - AC escritórios 6% Bombas da CAG 11% Torre de resfriamento 3% Aquecimento 0% Resfriamento 23% Ventiladores de exaustão 6% Ventilação -AC Elevadores escritórios 6% 4% Aquecimento 0% Resfriamento 27% Elevadores 5% Ventiladores de exaustão 0% Equipamentos -escritório 27% Iluminação externa 3% Iluminação interna 22% Equipamentosescritório 31% Iluminação externa 3% Iluminação interna 23%

41 Resultados Consumo de energia (MWh) ,4% -10,0% -11,2% -12,0% Baseline Arquitetura AC AC + rec calor AC + ilum Consumo de energia (MWh) ,4% 0,0% Baseline Arquitetura brises+vidros verdes -3,2% bises + Fator Solar 30%

42 CONSIDERAÇÕES FINAIS

43 Estratégias mais comuns Envoltória Vidros de controle solar Percentual de área de janela de 40% Isolamento térmico de fachadas Telhado jardim Ar-condicionado Chillers com alta eficiência em carga parcial Circuito primário variável Termoacumulação 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 Iluminação Equipamentos de alta eficiência Iluminação externa quase nula Iluminação de tarefa Integração com a luz natural

44 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

45 Estratégias de uso racional de energia para o setor comercial/institucional de Florianópolis Prof. Dr. Fernando Simon Westphal Chefe do Departamento de Arquitetura e Urbanismo (48) fernandosw@arq.ufsc.br Universidade Federal de Santa Catarina Laboratório de Conforto Ambiental