Desempenho Térmico de edificações

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1 Desempenho Térmico de edificações PROFESSOR Roberto Lamberts ECV 5161 UFSC FLORIANÓPOLIS

2 estrutura evolução problema realidade soluções atitude 2

3 EVOLUÇÃO + a arquitetura tem evoluído visando, entre outros motivos, oferecer um controle do homem em relação ao clima sistemas de ventilação na kiwa povo de mesa verde - deserto de colorado proteção de habitações povo de mesa verde - deserto de colorado casas subterrâneas norte da China sistemas de aquecimento roma 3

4 Dependendo do clima a arquitetura muda as cores, as proporções, os materiais, as estratégias de acondicionamento, entre outras. arquitetura mediterrânea - (Santorini, Grécia) (Milão, Italia) arquitetura tropical - (Colombia) 4

5 PROBLEMA + os sistemas de ar condicionado e iluminação artificial passaram a ser largamente utilizados, dando ao projetista uma posição bastante cômoda perante os problemas de adequação do edifício ao clima. Surgiu um estilo internacional de edifícios. suportado na tecnologia, o arquiteto desligou-se da relação do projeto com o clima estilo internacional de edifícios 5

6 o estilo internacional foi exportado como símbolo de poder assim como os sofisticados sistemas condicionamento e as técnicas construtivas sem sofrer readaptações às características culturais e climáticas do local de destino (crise do petróleo 1973 e edifício estufa ) 6

7 TEP per Capita REALIDADE O consumo de energia em países desenvolvidos é aproximadamente 12 vezes maior do que nos países em desenvolvimento + Consumo de energia per capita - Total Desenvolvido consumo energético 2 0 Mundial Desenvolvimento

8 TEP REALIDADE Uso de energia per capita + Estados Unidos Austrália consumo energético Mundo China Brasil World Bank, World Development Indicators 8

9 Fontes renováveis representam 13% do consumo energético global MUNDO Bio Gas Oil Hidro Nuclear Coal Fonte: IEA

10 Em 1970, fontes renováveis e energia (incluindo biomassa representavam 80% da matriz energática brasielira. Atualmente, representam 47% BRASIL Bio Hidro Oil Nuclear Gas Fonte: IEA Coal 10

11 Matriz Energética 100% 75% 50% 25% 47% 53% BRASIL vs. MUNDO 14% 86% 0% Brazil non-renewable renewable World Fonte: BEN & IEA

12 Mudanças climáticas Em 2050 talvez nossos edifícios consumam 20% a mais de energia só devido a alterações no clima. IPCC

13 Consumo por setor - Brasil INDUSTRIAL 36% 53% ELETRICIDADE 48% ENERGÉTICO 11% Edificações 15% 14% AGROPECUÁRIO 4% RESIDENCIAL 10% COMERCIAL 3% PÚBLICO 2% TOTAL tep TRANSPORTES 34% Fonte: BEN

14 Consumo edificações por fonte - Brasil ELETRICIDADE 45% RESIDENCIAL tep 2% 1% 24% 27% LENHA GLP COMERCIAL tep 1% 2% 1% 90% 5% ELETRICIDADE PÚBLICO tep 92% 7% ELETRICIDADE GÁS NATURAL LENHA ÓLEO DIESEL ÓELO COMBUSTÍVEL GLP ELETRICIDADE QUEROSENE CARVÃO VEGETAL Fonte: BEN

15 Consumo edificações por uso final - Mundo COOKING APPLIANCES COOLING LIGHTING SPACE HEATING WATER HEATING OTHERS (IT...) COOLING Comercial LIGHTING SPACE HEATING WATER HEATING IEA

16 Usos finais de energia elétrica no setor comercial - Brasil Diversidade de usos finais Equipamentos: 6 a 38% Ar-condicionado: 25 a 75% Iluminação: 12 a 57% 16

17 Usos finais de energia elétrica no setor comercial - Brasil Avaliação do Mercado de Eficiência Energética no Brasil: Pesquisa Setor Comercial AT PROCEL-Eletrobras

18 Usos finais de energia elétrica no setor público - Brasil Avaliação do Mercado de Eficiência Energética no Brasil: Pesquisa Prédios Públicos AT PROCEL-Eletrobras

19 Usos finais residenciais no Brasil Microondas 0.1% Lava Roupa 0.4% Freezer 5% Geladeira 22% Ferro 3% Som 3% Lampadas 14% Chuveiro 24% TV 9% Ar Condicionado 20% Avaliação do Mercado de Eficiência Energética no Brasil: Pesquisa na Classe Residencial PROCEL-Eletrobras

20 Faixa de consumo (kwh/mês) 41 milhões de residências da faixa de consumo de 0 a 100 consome menos energia do que 6 milhões de residência da faixa de consumo acima de 400. Consumo das habitações por faixa de consumo Brasil over to to to 100 Número de habitações (milhão)) TWh/y 23.5 TWh/y 29.5 TWh/y 37.2 TWh/y Total consumption (TWh/year) [TWh/year] [Million dwellings] 20

21 Plano nacional de energia PNE 2030 Lançamento em 2007 Estimativa da demanda e oferta de energia Estratégias e políticas energéticas Eficiência Energética em edificações consierada pela primeira vez 21

22 Lei de eficiência energética N Lei Nº10285, Outubro 17, 2001 Desenvolver a eficiência energética no Brasil Eficiência mínima para eletrodomesticos Grupo de edificações 22

23 Crise de energia elétrica Brasil 2014 Desconto de 20% nas tarifas Ano seco Custo estimado 100 Bi Falta de gestão da crise- ano de eleições PROCEL? 23

24 Aug-05 Nov-05 Feb-06 May-06 Aug-06 Nov-06 Feb-07 May-07 Aug-07 Nov-07 Feb-08 May-08 Aug-08 Nov-08 Feb-09 May-09 Aug-09 Nov-09 Feb-10 May-10 Aug-10 Nov-10 Feb-11 May-11 Aug-11 Nov-11 Feb-12 May-12 Aug-12 Nov-12 Feb-13 May-13 Aug-13 Nov-13 Feb-14 May-14 Aug-14 Hora de Pico 0:00 22:00 20:00 18:00 16:00 14:00 12:00 Mudança da hora e pico MESES "QUENTES" MESES "FRIOS" Quatro datas por ano em intervalos trimestrais. (FEV, MAI, AGO, NOV) Terças-feiras e não são feriados. O horário de pico em MAI e AGO permaneceu constante de 2005 a O horário de pico em NOV e FEV era cerca de 20:30 até nov 2009, e migrou para cerca de 15:30 a partir de fev Infere-se que houve antecipação do horário de pico no verão mas não houve alteração do horário de pico no inverno. BORGSTEINS,

25 Crescimento de vendas condicionadores e ar Aumento ganhos internos? Exposição excessiva ao AC? Vício em AC? 25

26 Consumo anual de energia elétrica (GWh) Milhares Crises de energia elétrica - Brasil BORGSTEIN,

27 Jan-09 Apr-09 Jul-09 Oct-09 Jan-10 Apr-10 Jul-10 Oct-10 Jan-11 Apr-11 Jul-11 Oct-11 Jan-12 Apr-12 Jul-12 Oct-12 Jan-13 Apr-13 Jul-13 Oct-13 Jan-14 Apr-14 Jul-14 Fator de emissão (tco2/mwh) Fator de emissão de CO 2 SIN - médio mensal BORGSTEIN,

28 COP (W/W) Eficiência mínima de condicionadores de ar Brasil Australia China União Européia Índia Indonésia Estados Unidos Mínimo para obter melhor classificação Mínimo permitido por lei BORGSTEIN,

29 Eficiência de condicionadores de ar residenciais - Brasil MEPS BRAZIL 29

30 SOLUÇÕES Mudança de comportamento 1. Confort zone 2. Natural ventilatio n + 7. Thermal mass heating efect 3. Direct evaporativ e cooling A arquitetura e nós precisamos mudar 8. Passive solar heating Necessidade de condicionamento de ar? 4. Thermal mass cooling efect Arquitetura bioclimática 6. Indirect evapora tive cooling 30

31 SOLUÇÕES solidez solidez utilidade + utilidade beleza beleza efic. energ. Conceito vitruviano Conceito atual coliseu de roma - século 1 CH2 Building, Australia solucionar o problema requer esforços em diferentes frentes de trabalho 1. mentalidade 31

32 Na arquitetura Arquitetura bioclimática, redução de carga térmica Cores claras em climas quentes Sombra em áreas transparentes Ventilação natural Iluminação natural 2. desenho/ projeto 32

33 Eficiência energética Envoltória Desempenho térmico de elementos construtivos Iluminação Tecnologia (T5, LED?) Iluminação natural integrada com a artificial 2. desenho/ projeto 33

34 Eficiência energética Condicionamento de ar Split etiqueta PBE A e Selo Procel Centrais COP, ASHRAE 90.1 (2013) e etiqueta PBE Edifica Renovação do ar necessária NBR mas recuperação de energia é importante Sistemas distritais Aquecimento de água Solar Gás Cogeração (central de ar condicionado, geração de energia e calor) 2. desenho/ projeto 34

35 a fachada mais importante do instituto do mundo árabe têm dispositivos em forma de diafragma que lembram a tapeçaria árabe e protegem contra o sol Instituto do mundo árabe jean nouvel 2. desenho/ projeto 35

36 o hong-kong and shangai bank reduz o consumo de energia relativo à iluminação artificial graças a elementos refletores de luz natural posicionados dentro e fora do edifício shangai bank, norman foster 2. desenho/ projeto 36

37 o uso de proteções solares, de aberturas para ventilação e de uma cascata na fachada, fizeram com que o pavilhão da inglaterra na expo sevilha consumisse apenas um quarto da energia que seria necessária se fosse climatizado com ar condicionado pavilhão inglaterra expo 92 sevilha, nicholas grimshaw 2. desenho/ projeto 37

38 LEI DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA nº Política nacional de conservação e uso racional de energia todos os equipamentos e construções devem respeitar níveis mínimos de eficiência. Equipamentos eficientes Arquitetura bioclimática Uso de energia renovável DECRETO nº Regulamenta a lei e cria o Comitê Gestor de Indicadores e Níveis de Eficiência Energética CGIEE NORMAS DE DESEMPENHO TÉRMICO: NBR Zonas bioclimáticas brasileiras / Norma de desempenho térmico para habitações uni familiares de interesse social NBR Parâmetros mínimos de desempenho para edificações de até 5 pavimentos 3. normalização 38

39 REGULAMENTOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES Programa Brasileiro de Etiquetagem - PBE 3. normalização 39

40 REGULAMENTOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES Comercial, de serviço e público Residencial normalização

41 resolver o problema requer do trabalho interdisciplinar, a educação continuada dos arquitetos e engenheiros e maior interface 4. trabalho interdisciplinar 41

42 ATITUDE + qual a razão para que se continue adotando soluções de baixo desempenho ambiental que desconsideram ferramentas e conhecimentos técnicos que permitem obter melhores edifícios? qual será a nossa atitude perante essa realidades?