Materiais de Construção Sustentáveis

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1 Materiais de Construção Sustentáveis Volume 3 Edição Universidade do Minho Editores Barroso Aguiar, Aires Camões, Raul Fangueiro, Rute Eires, Sandra Cunha e Mohammad Kheradmand ISSN Março de 2014

2 Congresso Luso-Brasileiro de Materiais de Construção Sustentáveis 5, 6 e 7 de Março de 2014 Guimarães, Portugal Influência de elementos construtivos do envelope no desempenho térmico de edificações unifamiliares MAZZAFERRO L. a, SILVA, A. S. b e GHISI, E. c Universidade Federal de Santa Catarina, Laboratório de Eficiência Energética em Edificações, Florianópolis - Santa Catarina - Brasil a [email protected], b [email protected], c [email protected] Palavras-chave: Desempenho térmico, Energy Plus, Simulação computacional. Resumo. O objetivo principal deste trabalho é investigar a influência de elementos construtivos do envelope no desempenho térmico de edificações residenciais unifamiliares, verificando entre os materiais analisados, quais seriam os mais sustentáveis. A edificação adotada é um protótipo de habitação de interesse social naturalmente ventilada com 57m² de área construída. A análise foi feita por meio de simulações computacionais, realizadas com o programa EnergyPlus. Adotaram-se quatro tipos de parede e oito tipos de cobertura, sendo que oito combinações de envelopes foram analisadas. Assim como as paredes e as coberturas, os envelopes foram classificados em leves, pesados ou isolantes. Foram escolhidas oito cidades brasileiras para as análises, representando as oito zonas bioclimáticas do país: Curitiba, Santa Maria, Florianópolis, Brasília, Niterói, Campo Grande, Palmas e Fortaleza. Verificou-se que a transmitância térmica ponderada e a capacidade térmica ponderada do envelope tiveram forte influência sobre o desempenho térmico das edificações simuladas, especialmente nas cidades com maior amplitude térmica. A envoltória da edificação, responsável pelos fluxos de calor entre os ambientes internos e externos é um dos principais determinantes da temperatura interna. A utilização de materiais sustentáveis, que atendam as transmitâncias térmicas e as capacidades térmicas adequadas aos diversos climas, contribuem para a sustentabilidade, a eficiência energética e o desempenho térmico das edificações. Introdução Devido ao acentuado aumento no consumo de energia elétrica no Brasil, estimado em 39,9% pela ANEEL (2013) [1] entre 2003 e 2012, julgou-se importante estabelecer normas e regulamentações em relação à eficiência energética em edificações no país. Na área da construção civil, o desempenho térmico dos elementos construtivos, o conforto térmico dos usuários e a eficiência energética das edificações são os norteadores de soluções mais funcionais e inteligentes. De maneira geral, as soluções construtivas visam a diminuição dos custos e a eliminação de desperdícios, sem perda da qualidade e conforto. Através de métodos computacionais, é possível criar um modelo de edificação para ser simulado em programas de análise termo-energética. Esta simulação engloba as características da edificação (materiais, geometria e rotinas adotadas), os dados climáticos e efetua uma previsão termo-energética da edificação. A envoltória do edifício é responsável pelos fluxos de calor entre os ambientes internos e externos, por isso, a composição dos materiais da envoltória exerce uma forte influência do desempenho térmico da edificação. Através da utilização de materiais sustentáveis adequados para cada região e clima, é possível obter edificações sustentáveis e termicamente eficientes. Objetivo O objetivo deste trabalho é investigar a influência de elementos construtivos do envelope no desempenho térmico de edificações residenciais unifamiliares, verificando entre os materiais analisados, quais seriam os mais sustentáveis. 241

3 Método O método aqui proposto se aplica ao estudo do desempenho térmico de edificações residenciais unifamiliares. Por meio de alterações no envelope, através de simulação computacional, foi possível avaliar o desempenho térmico da edificação. Estudos de Schaefer et al. (2013) [2] estabeleceram o protótipo de habitação de interesse social que será adotado nesta análise. Pesquisas de Silva et al. (2013) [3] forneceram as rotinas de ocupação, operação de aberturas e uso de equipamentos em habitações de interesse social. Ambos os estudos, citados acima, foram realizados contemplando a região da Grande Florianópolis. O mesmo modelo de edificação (com as mesmas dimensões, rotinas e propriedades construtivas) foi simulado para os climas de Curitiba, Santa Maria, Florianópolis, Brasília, Niterói, Campo Grande, Palmas e Fortaleza. Cada cidade escolhida representa uma zona bioclimática brasileira. Por último, para cada cidade, efetuaram-se correlações entre os graus-hora obtidos e as propriedades térmicas do envelope. Através das correlações, procurou-se estabelecer a influência da transmitância térmica ponderada e da capacidade térmica ponderada do envelope sobre o somatório de graus-hora, para as oito cidades. A variável utilizada para a avaliação do desempenho térmico da edificação foi o somatório anual de graus-hora (de resfriamento e aquecimento). Simulação computacional. O programa escolhido para efetuar as simulações computacionais foi o EnergyPlus (DOE, 2013) [4] versão 8.1.0, tanto por ser um dos programas mais utilizados atualmente em pesquisas em diversos países, quanto pela confiabilidade de seus algoritmos. O trabalho não realiza a calibração do modelo, uma vez que a edificação real não existe. Modelagem da edificação. O programa SketchUp (Trimble, 2012) [5] permitiu desenhar a geometria; e o plug-in Open Studio possibilitou definir as características físicas e térmicas (iniciais) de cada superfície. A modelagem foi iniciada com a criação de uma zona térmica para cada cômodo da edificação. Os cômodos, as janelas e portas foram desenhadas de acordo com o modelo estabelecido por Schaefer et al. (2013) [2]. A cobertura foi representada como uma superfície horizontal e possui beirais de 50 centímetros. Mesmo não correspondendo a geometria real da cobertura da edificação, foram inseridos parâmetros no EnergyPlus, com o objetivo de representara existência de um ático. Modelo de referência Descrição da edificação. A residência escolhida foi modelada com dois dormitórios de solteiro, um dormitório de casal, uma cozinha, uma sala, um banheiro, como apresentado na Figura 1, totalizando seis zonas térmicas. A geometria da residência e dos cômodos é simples e predominantemente retangular, somando uma área total de 57 m². Ghisi et al. (2007) [6] afirmam que 84% das residências unifamiliares no Brasil possuem área construída inferior a 100 m². A mesma pesquisa define que 38% das residências unifamiliares no Brasil possuem área de piso entre 51 m² e 75 m². Logo, a adoção e análise do modelo com 57 m² são pertinentes dentro do cenário construtivo brasileiro. A orientação da edificação foi definida com a maior fachada (onde se localizam as janelas dos três dormitórios) orientada para o norte. Em simulações preliminares, a orientação norte apresentou o menor somatório de graus-hora, ou seja, o melhor desempenho térmico. Rotinas de ocupação. Cada cômodo, ou zona térmica, da edificação possui determinada ocupação ao longo do dia. Esta ocupação (por pessoas) precisa ser levada em consideração no balanço térmico da edificação. O padrão de uso e ocupação da edificação residencial unifamiliar a ser utilizado nas simulações foi estabelecido por Silva et al. (2013) [3], cujos estudos definiram os padrões de ocupação dos cômodos, de operação de aberturas e de uso de equipamentos, para a Grande Florianópolis. Na Tabela 1, a rotina de ocupação foi apresentada para dois períodos: inverno e verão. 242

4 Horário Figura 1: Maquete eletrônica da edificação modelo Vista superior. Tabela 1: Fator de ocupação médio horário. Fonte: Silva et al. (2013) [3]. Inverno Verão Dia de semana Final de semana Dia de semana Final de semana Cozinha Sala Quarto Cozinha Sala Quarto Cozinha Sala Quarto Cozinha Sala Quarto 0h 0,88 0,75 0,88 0,88 1h 1,00 0,88 1,00 1,00 2h 1,00 0,88 1,00 1,00 3h 1,00 0,88 1,00 1,00 4h 1,00 0,88 1,00 1,00 5h 1,00 0,88 0,88 0,88 6h 0,75 0,83 0,75 0,88 7h 0,50 0,63 0,50 0,75 8h 0,33 0,13 0,50 0,33 0,31 0,50 0,25 0,50 0,50 9h 0,17 0,25 0,33 0,17 0,50 0,18 0,33 10h 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 0,18 0,25 11h 0,38 0,17 0,50 0,17 0,17 0,17 0,18 0,13 12h 0,50 0,35 0,50 0,50 0,50 0,50 0,83 0, h 0,33 0,13 0,50 0,25 0,50 0,38 0,08 0,50 0,50 0,06 14h 0,31 0,50 0,08 0,33 0,08 0,33 0,38 0,06 15h 0,31 0,50 0,33 0,08 0,50 0,08 16h 0,25 0,18 0,50 0,33 0,06 0,50 17h 0,38 0,50 0,29 0,50 18h 0,25 0,50 0,50 0,50 0,33 0,50 0,33 0,50 19h 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,83 0,50 1,00 20h 0,40 0,50 0,17 0,50 0,50 0,13 0,33 1,00 0,33 1,00 21h 0,50 0,25 0,50 0,25 0,75 1,00 22h 0,50 0,50 0,25 0,44 0,40 0,25 0,50 0,50 23h 0,67 0,50 0,10 0,67 0,25 0,75 Definiu-se a população da casa em quatro pessoas: um casal e dois filhos. Sendo assim, a ocupação máxima do quarto de casal (Dorm1) ficou limitada a duas pessoas. Para os quartos de solteiro (Dorm2 e Dorm3), a ocupação máxima adotada foi de uma pessoa. Nos ambientes da sala e da cozinha, a ocupação variou entre zero e quatro pessoas. Para obter somente números inteiros de ocupação, foram realizadas aproximações do fator de ocupação horário médio (exibido na Tabela 1), dependendo da ocupação máxima do ambiente. Ressalta-se que o fator de ocupação horário médio consiste na relação entre o número de pessoas presentes no ambiente, em determinada hora, e o número máximo de pessoas definido para aquele ambiente. Atividade metabólica. A atividade metabólica das pessoas variou de acordo com o ambiente, pois o mesmo costuma caracterizar o tipo e a intensidade da atividade metabólica dos indivíduos. A Tabela 2 indica as taxas metabólicas adotadas para cada ambiente da edificação, respeitando o tipo 243

5 de atividade que costuma ser praticada em cada cômodo. Não foi definida uma taxa metabólica para o banheiro, por não ser caracterizado como ambiente de longa permanência Tabela 2: Taxa metabólica adotada para os ambientes da edificação. Fonte: Input-Output Reference - EnergyPlus (2013) [7]. Ambiente Taxa metabólica [W/pessoa] Quarto 81 Sala 108 Cozinha 171 Rotina de equipamentos e iluminação. Cada cômodo possui sistemas de iluminação e equipamentos elétricos específicos que dissipam calor para o ambiente. Nas simulações, foram adotadas as potências médias horárias, tanto para os equipamentos quanto para o sistema de iluminação. A partir da Tabela 3, foram definidas as potências instaladas (com as porcentagens de uso em cada cômodo) e obtiveram-se as potências médias horárias de equipamentos e iluminação. Tabela 3: Rotinas médias de equipamentos e potências médias instaladas. Fonte: Silva et al. (2013) [3]. Cozinha Sala Quarto Hora Equip. Ilum. Equip. Ilum. Equip. Ilum. 0 0,20-0,35-0,03-1 0,18-0,24-0,05-2 0,17-0,18-0,05-3 0,17-0,11-0,03-4 0,17-0,11-0,01-5 0,13-0,08-0,01-6 0,12-0,02-0,01-7 0,13-0,06-0,01-8 0,12-0, ,09-0, ,09-0,07-0, ,13-0,07-0, ,16-0,10-0, ,14-0,17-0, ,12-0,17-0, ,16-0,22-0, ,15-0,24-0, ,23 0,50 0,34-0, ,26 1,00 0,31 0,50 0,29 0, ,21 1,00 0,38 1,00 0,28 0, ,16 1,00 0,49 1,00 0,29 0, ,16 1,00 0,44 1,00 0,27 0, ,20 0,25 0,36 0,50 0,22 0, ,20-0,33-0,09 0,25 Potência [W] 942,79 29,42 90,15 28,90 160,59 44,14 Ventilação natural. A ventilação natural foi definida como sendo a principal estratégia de condicionamento passivo da edificação. Foi definido um padrão horário, também chamado de rotina, para se controlar a abertura das janelas de acordo com a rotina de operação de janelas, presente na Tabela 4, no item Também foi estabelecida a temperatura limite de 20ºC, para impedir a abertura das janelas no caso de temperatura externa inferior a 20ºC. Esta temperatura limite sobrepõe-se à rotina de operação de janelas, ou seja, quando a temperatura externa for inferior a 20ºC, as janelas permanecerão fechadas, mesmo que a rotina de operação de janelas defina que a janela deve ser aberta. Foram definidos dois fatores de operação relativos às janelas. Um dos fatores considera a janela fechada e o outro, inteiramente aberta. Rotina de operação de aberturas A abertura ou fechamento de janelas e portas deve ser considerado nas trocas térmicas da edificação, pois são operações que permitem a entrada de ar externo, promovendo a renovação do ar interno. Consideraram-se as portas internas sempre abertas para não haver grandes diferenças de temperatura entre os cômodos. As portas externas foram consideradas sempre fechadas por motivos 244

6 de segurança, mesmo que em uma situação real elas sejam abertas durante pequenos intervalos de tempo para entrada e saídados usuários. Na Tabela 4, para verão e inverno, são apresentados os números de horas diárias que a janela permanece aberta, para cada cômodo, obtidos em estudos de Silva et al. (2013) [3]. Tabela 4: Número de horas de operação de janelas em um dia. Fonte: Silva et al. (2013) [3]. Inverno Verão Cozinha Sala Quarto Cozinha Sala Quarto 7,7 5,6 8,4 13,8 6,5 11,6 Temperatura do solo. A temperatura do solo é um parâmetro muito importante para as simulações térmicas de edificações que apresentam somente o pavimento térreo. A influência da temperatura do solo deve ser considerada porque as trocas de calor entre o piso e o solo interferem diretamente nas temperaturas operativas dos cômodos da edificação. Para considerar a influência do solo, foi realizada uma simulação preliminar, adotando os valores médios mensais de temperatura do solo, fornecidos pelo arquivo climático de referência da cidade em questão (TRY - Test Reference Year). Antes de passar para a segunda simulação, foi necessário calcular as temperaturas médias mensais internas (de Janeiro a Dezembro) da edificação. Na segunda simulação, foram inseridas as médias mensais da temperatura interna da edificação (obtidas através da primeira simulação) por meio do pré-processador Slab, integrado ao EnergyPlus. É importante frisar que as temperaturas do solo obtidas desta maneira valem somente para a edificação em questão, pois sofrem influência das temperaturas internas da residência (e vice-versa). Variações no Modelo de Referência. Elementos construtivos do envelope. Os tipos de parede utilizados no estudo foram: parede simples leve, parede simples média, parede simples pesada e parede dupla. A parede simples leve pode ser dividida em três camadas: reboco, tijolo e reboco. Os tijolos são de oito furos circulares (10 x 20 x 20 cm), assentados na menor dimensão. A camada de emboço, tanto externo quanto interno, é composta por argamassa de 2,5 cm de espessura. A espessura total da parede leve é 15 cm. A parede simples média só difere, em relação à parede simples leve, no assentamento dos tijolos de oito furos circulares, que é executado no sentido da maior dimensão, totalizando uma espessura de parede de 25 cm. A parede simples pesada é composta por duas camadas de argamassa e uma camada de tijolos maciços (10 x 6 x 22 cm), assentados na maior dimensão. As duas camadas de argamassa possuem 2,5 cm de espessura. A espessura total da parede pesada é 27 cm. Por apresentar as características acima, a parede simples pesada apresenta uma maior inércia térmica e uma menor transmitância, em relação à parede simples leve. A parede dupla, por sua vez, é composta por três camadas de argamassa intercaladas com duas camadas de tijolos. O tijolo é de cerâmica (10 x 15 x 20 cm), com seis furos circulares, assentado na menor dimensão. A espessura da argamassa de emboço é 2,5 cm e a espessura da camada de argamassa entre tijolos é 1 cm. A espessura total da parede dupla é 26 cm. As propriedades térmicas (transmitância, capacidade e atraso térmico), das paredes citadas acima, encontram-se na Tabela 5. A absortância solar adotada para todas as paredes foi de 0,4. Foram analisados oito tipos de coberturas, conforme demonstrado na Tabela 6. A espessura da madeira utilizada nos casos com forro é 1 cm. A espessura da laje de concreto dos últimos casos é 20 cm. A espessura da telha de barro utilizada é 1 cm e a espessura da telha de fibro-cimento é 0,7 cm. Foi adotado o valor de 0,6 para a absortância solar de todas as coberturas, tanto para os casos com telha cerâmica, quanto para os casos com telha de fibro-cimento. 245

7 Tabela 5: Propriedades térmicas das paredes analisadas. Fonte: NBR15220 (ABNT, 2005) [8]. Transmitância Capacidade Atraso térmico Tipo de parede Croqui térmica [W/m².K] térmica [kj/m².k] [horas] Parede Leve 2, ,7 Parede Média 1, ,9 Parede Pesada 2, ,8 Parede Dupla 1, ,5 Tabela 6: Propriedades térmicas das coberturas analisadas. Fonte: NBR15220 (ABNT, 2005) [8]. Tipo de cobertura Transmitância Capacidade térmica [W/m².K] térmica [kj/m².k] Telha de barro sem forro 4, ,3 Telha de fibro-cimento sem forro 4, ,2 Telha de barro com forro 2, ,3 Telha de fibro-cimento com forro 2, ,3 Telha de barro com laje de concreto 1, ,0 Telha de fibro-cimento com laje de concreto 1, ,9 Telha de barro, lâmina de alumínio e laje de concreto 1, ,8 Telha de fibro-cimento, lâmina de alumínio e laje de concreto 246 1, ,8 Atraso térmico [horas] As janelas não variaram nos modelos, ou seja, foram analisadas sempre com o mesmo vidro e consequentemente, com as mesmas propriedades térmicas. Foi adotado o vidro transparente simples (com 3 mm de espessura) para as janelas de todos os modelos. Simulações com diferentes envelopes. Os elementos construtivos da edificação modelo foram analisados de acordo com oito situações diferentes (quatro tipos de paredes e oito tipos de coberturas). Procurou-se agrupar os materiais com características térmicas similares, objetivando simular oito envelopes diferentes, em três grupos: Envelopes Leves, Envelopes Pesados e Envelopes Isolantes. A Tabela 7 lista os casos simulados, especificando o tipo de parede e de cobertura para cada envelope. Arquivos climáticos. Os arquivos climáticos utilizados nas análises de desempenho térmico, tanto de Florianópolis quanto das outras cidades escolhidas, são baseados nos respectivos anos climáticos de referência (TRY - Test Reference Year). Materiais sustentáveis. As edificações possuem um impacto ambiental, tanto na etapa de construção, quanto na produção dos materiais. A produção de materiais, seu transporte e uso, implicam em liberação de gases poluentes e CO 2. Consequentemente, a escolha dos materiais constituintes é importante para a sustentabilidade da edificação. Para avaliar os materiais utilizados na construção do envelope da edificação, foram analisadas as paredes, a cobertura e as aberturas

8 (janelas e portas). Neste trabalho, os materiais foram avaliados de acordo com a disponibilidade na região e benefício referente ao desempenho térmico obtido. Tabela 7: Combinações de paredes e coberturas. Envelope Tipo de parede Tipo de cobertura Leve1 Parede Leve Telha de barro sem forro Leve2 Parede Leve Telha de fibro-cimento sem forro Leve3 Parede Média Telha de barro com forro Leve4 Parede Média Telha de fibro-cimento com forro Pesado1 Parede Pesada Telha de barro com laje de concreto Pesado2 Parede Pesada Telha de fibro-cimento com laje de concreto Isolante1 Parede Dupla Telha de barro, lâmina de alumínio e laje de concreto Isolante2 Parede Dupla Telha de fibro-cimento, lâmina de alumínio e laje de concreto Tratamento dos dados de saída. O desempenho térmico da edificação foi analisado através dos graus-hora de resfriamento (GHr) e graus-hora de aquecimento (Gha). Os graus-hora consistem em um somatório anual de temperaturas operativas horárias que ultrapassaram a temperatura base definida, tanto para aquecimento quanto para resfriamento. A temperatura base de resfriamento foi definida em 26ºC, seguindo orientação do Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Residenciais (INMETRO, 2012) [9]. Apesar de não constar indicação no RTQ-R, a temperatura de base de aquecimento foi adotada como sendo 18ºC. Quanto menor o somatório de graus-hora, de aquecimento e resfriamento, melhor é o desempenho térmico da edificação. Através da comparação dos graus-hora de cada caso, pode-se estabelecer qual modelo de edificação é mais adequado às condições climáticas de cada cidade. Os padrões de ocupação, o uso de equipamentos, as dimensões (área, volumetria e geometria) da edificação foram mantidos para todas as cidades. As propriedades térmicas do envelope, através da modificação dos elementos construtivos, também foram alteradas igualmente para cada cidade. Para as oito localizações, foram realizadas correlações entre a transmitância térmica ponderada do envelope e o somatório de graus-hora obtido (tanto de resfriamento quanto de aquecimento). O mesmo procedimento foi realizado para correlacionar a capacidade térmica ponderada do envelope ao somatório de graus-hora obtido em cada caso. Estas correlações têm como objetivo verificar a influência que o primeiro parâmetro exerce sobre o último. Para calcular a transmitância térmica e a capacidade térmica ponderada (pela área) do envelope, foram consideradas as áreas de paredes, de janelas e de cobertura presentes na Tabela 8. Resultados Tabela 8: Áreas de parede, janela, cobertura e total da envoltória. Área [m²] Parede Cobertura Janela Total 78,67 52,81 6,66 138,14 Transmitâncias térmicas obtidas. Os valores das transmitâncias térmicas, calculados pelo EnergyPlus, foram utilizados para obter as transmitâncias ponderadas do envelope da edificação (Tabela 9). Por fim, calcularam-se as transmitâncias ponderadas do envelope da edificação através de médias ponderadas (através das respectivas áreas) entre as transmitâncias de paredes, janelas e cobertura. Capacidades térmicas obtidas. A capacidade térmica ponderada do envelope variou entre 100 e 429 kj/m².k, caracterizando os envelopes mais leves e os envelopes mais pesados, respectivamente. A Tabela 10 apresenta as capacidades térmicas, ponderadas por área, de cada envelope. Graus-hora. Os somatórios de graus-hora foram agrupados em uma tabela. É importante lembrar que as absortâncias solares de paredes e coberturas foram 0,4 e 0,6 para todos os casos simulados. Para cada cidade analisada, obteve-se resultados distintos numericamente, devido às diferenças climáticas entre as regiões analisadas. As Tabelas 11 e 12 apresentam os graus-hora de 247

9 resfriamento e aquecimento, respectivamente, obtidos para cada envelope, em cada cidade analisada. Envelope Tabela 9: Transmitâncias térmicas de paredes, coberturas, janelas e da edificação. Transmitância térmica [W/m².K] Parede Janela Cobertura Total ponderada (por área) Leve 1 2,34 5,89 5,05 3,55 Leve 2 2,34 5,89 5,11 3,57 Leve 3 1,60 5,89 2,11 2,00 Leve 4 1,60 5,89 2,12 2,01 Pesado 1 2,28 5,89 1,92 2,32 Pesado 2 2,28 5,89 1,92 2,32 Isolante 1 1,47 5,89 1,08 1,53 Isolante 2 1,47 5,89 1,09 1,54 Tabela 10: Capacidades térmicas de paredes, coberturas, janelas e da edificação. Envelope Capacidade térmica [kj/m².k] Parede Janela Cobertura Total ponderada (por área) Leve 1 167,0 6,3 18,0 102,3 Leve 2 167,0 6,3 11,0 99,6 Leve 3 232,0 6,3 32,0 144,7 Leve 4 232,0 6,3 25,0 142,0 Pesado 1 445,0 6,3 458,0 428,8 Pesado 2 445,0 6,3 451,0 426,1 Isolante 1 248,0 6,3 458,0 316,6 Isolante 2 248,0 6,3 451,0 314,0 Tabela 11: Quantidade de graus-hora de resfriamento para as cidades analisadas. Envelope Graus-horas de resfriamento [ Ch] Curitiba Santa Maria Florianópolis Brasília Niterói Campo Grande Palmas Fortaleza Leve Leve Leve Leve Pesado Pesado Isolante Isolante Envelope Tabela 12: Quantidade de graus-hora de aquecimento para as cidades analisadas. Graus-horas de aquecimento [ Ch] Curitiba Santa Maria Florianópolis Brasília Niterói Campo Grande Palmas Fortaleza Leve Leve Leve Leve Pesado Pesado Isolante Isolante Pode-se concluir que a divergência, obtida nos graus-hora de cada envelope e cidade, é reflexo das diferenças construtivas dos envelopes e das diferenças climáticas entre as cidades nas quais se encontraram as edificações. Este resultado reforça o conceito da influência direta dos elementos construtivos do envelope sobre o desempenho térmico das edificações, especialmente em climas com maiores amplitudes térmicas. Correlações. Transmitância térmica e graus-hora. A Figura 2 apresenta os resultados das correlações entre transmitância térmica e graus-hora. Quanto maior o valor do R², maior é a correlação entre estas duas variáveis. Os oito envelopes estão representados por oito marcadores, apesar de parecerem 248

10 quatro devido à sobreposição dos resultados muito similares (devido aos pares de envelopes que se diferenciam somente pelo tipo de cobertura). Ponderando os resultados das correlações entre as oito cidades, verificou-se que a transmitância térmica teve forte influência sobre os graus-hora, aproximadamente 83%. As edificações em Fortaleza foram exceção e praticamente não tiveram seu desempenho térmico afetado pela transmitância térmica, provavelmente devido às altas e constantes temperaturas típicas da região. Figura 2: Correlações entre transmitância térmica ponderada do envelope e graus-hora. Capacidade térmica e graus-hora. Realizaram-se também correlações entre as capacidades térmicas ponderadas dos oito envelopes simulados e os respectivos graus-hora resultantes (Figura 3). Assim como nas correlações anteriores, os oito envelopes estão representados por oito marcadores, apesar de parecerem quatro devido à sobreposição dos resultados muito similares. Ponderando os resultados das correlações entre as oito cidades, verificou-se que a capacidade térmica teve uma influência de quase 52% sobre os graus-hora obtidos. Novamente, as edificações em Fortaleza foram exceção e praticamente não tiveram seu desempenho térmico afetado pela capacidade térmica. 249

11 Figura 3: Correlações entre capacidade térmica ponderada do envelope e graus-hora. Materiais sustentáveis. A composição dos tipos de paredes testados neste trabalho resulta em: tijolos (vazados e maciços) formados por cerâmica; e argamassa formada por cimento, areia e água. Os oito tipos de cobertura, por sua vez, englobaram os seguintes materiais: telhas constituídas por cerâmica ou fibro-cimento; forro de madeira; lâmina de alumínio; laje de concreto formada por cimento, aço, brita, areia e água. As portas e janelas exigiram a utilização de madeira, ligas metálicas (alumínio) e vidro. A cerâmica é produzida através do cozimento de argila a altas temperaturas. A argila é abundante no Brasil, porém, o processo de queima envolve consumo de energia e emissão de CO 2. Os tijolos e telhas de cerâmica, quando em bom estado, podem ser reutilizados. A madeira é uma matéria-prima maleável e abundante, além de ser renovável (florestas plantadas). O cimento é composto de clínquer e de adições. O clínquer é composto predominantemente por calcário, argila e minério de ferro (abundantemente encontrados em jazidas de diversas partes do planeta). A produção de cimento também consome combustível. A areia e a brita são matériasprimas abundantes no Brasil. O fibro-cimento é composto por cimento, celulose vegetal e fibras de polipropileno (polímero reciclável). O alumínio e o aço são metais obtidos através de mineração, ambos são recicláveis, porém, os processos de extração e produção destes metais consomem muita energia. O vidro é 250

12 basicamente composto por areia (sílica) e outros componentes químicos. O processo de fabricação do vidro também é um grande consumidor de energia. Conclusões Através das correlações entre os parâmetros citados, verificou-se que a transmitância térmica teve forte influência (aproximadamente 83%) nos somatórios de graus-hora, obedecendo à seguinte tendência: quanto menor a transmitância térmica, menor o somatório de graus-hora e consequentemente, melhor o desempenho térmico. Os resultados também indicaram que a capacidade térmica ponderada do envelope teve uma influência média (quase 52%) sobre os graus-hora. Seguindo a mesma tendência: quanto menor a capacidade térmica, menor o somatório de graus-hora e melhor o desempenho térmico. Pode-se concluir que os elementos construtivos do envelope exerceram forte influência sobre o desempenho térmico de edificações unifamiliares em todas as zonas bioclimáticas brasileiras, com exceção da zona bioclimática 8 representada por Fortaleza. A alta disponibilidade de matéria-prima (argila, areia e madeira), aliada a pouca proporção de aço e vidro contribui para uma maior sustentabilidade nas edificações propostas neste trabalho. Referências [1] ANEEL. Agência Nacional de Energia Elétrica. Energia. Disponível em: < >. Acesso em novembro de [2] SCHAEFER, A. ; ALMEIDA, L. S. S. ; GHISI, E. ; FREITAS, M.N. ; DUARTE, E. Determinação de modelos de habitação de interesse social da grande Florianópolis para uso em simulação computacional. IV Workshop - Rede de Pesquisa: Uso racional de água e eficiência energética em habitações de interesse social, v. 1. p. 1-12, Aracaju (2012). [3] SILVA, A. S. ; GHISI, E. ; LUIZ, F.. Rotinas de ocupação, operação de aberturas e uso de equipamentos em habitações de interesse social da grande Florianópolis. IV Workshop - Rede de Pesquisa: Uso racional de água e eficiência energética em habitações de interesse social, v. 1. p. 1-18, Aracaju (2012). [4] ENERGYPLUS. United States Department of Energy. Disponível em: < Acesso em: setembro de [5] SKETCHUP. Trimble. Disponível em: < Acesso em: setembro de [6] GHISI, E.; GOSCH, S.; LAMBERTS, R. Electricity end-uses in the residential sector of Brazil. Energy Policy, v. 35, p , (2007). [7] INPUT OUTPUT REFERENCE. United States Department of Energy. Disponível em: < (juntamente com o download do programa). Acesso em: setembro de [8] ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR : Desempenho Térmico para Edificações. Rio de Janeiro (2005). [9] INMETRO. Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Residenciais (2012). 251

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