ANEXO 3. Considerações para Eficiência Energética no projeto de Edificações Comerciais, de Serviço e Públicas

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1 ANEXO 3 DADOS RELATIVOS À EFICIÊNCIA ENERGÉTICA Considerações para Eficiência Energética no projeto de Edificações Comerciais, de Serviço e Públicas 1. Considerações gerais As edificações comerciais apresentam os maiores consumos energéticos em função dos usos finais de ar condicionado, iluminação artificial e o uso de equipamentos. Assim, o projeto proposto deve dar uma resposta adequada a estes usos finais de forma a minimizar o seu consumo. Para minimização do consumo do ar condicionado é importante considerar a envoltória da edificação de forma a que responda adequadamente às demandas do clima e uso proposto no projeto. Igualmente, os sistemas de condicionamento artificial devem usar estratégias de eficiência energética. A minimização do uso de iluminação artificial se dá através da maximização da iluminação natural integarada ao uso de sistemas eficientes de iluminação artificial. O projeto arquitetônico deve aplicar soluções que levem a concepção de uma edificação com consumo eficiente de energia. Para isto devem ser consideradas em primeiro lugar propostas de desenho passivo, através da incorporação das estratégias para o zoneamento bioclimático brasileiro, dado pela NBR (ABNT, 2005b) 1. Além disso, as estratégias de desenho ativo propostas, quando necessárias, devem propiciar conforto aos usuários considerando o menor consumo de energia possível. Desta forma o projeto deve levar em consideração o clima de Florianópolis com suas características de temperatura, umidade, ventos, insolação e precipitação, entre outras. 1 Fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR : Desempenho Térmico para Edificações. Rio de janeiro, 2005b. Estratégias de projeto recomendadas pela Norma, por zona bioclimática podem ser encontradas no programa Zoneamento Bioclimático do Brasil - ZZBR (Roriz, 2004). Fontes de consulta, entre outras: INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) disponível em: Livro: GOULART, S; LAMBERTS,R; FIRMINO S. Dados Climáticos para Projetos e Avaliação Energética de Edificações para 14 Cidades Brasileiras. 2a Ed. Florianópolis: Núcleo de Pesquisa em Construção/UFSC, p.:Il. Disponível em: Concurso Nacional de Arquitetura Sede da FATMA/FAPESC 1

2 2. Variáveis Climáticas Algumas das variáveis climáticas para Florianópolis estão relacionadas nos gráficos a seguir. MONTHLY DIURNAL AVERAGES - Florianopolis -TRY, C W/ m² k k k k 0 0.2k k Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Figura 1. Gráfico com variáveis climáticas para Florianópolis mostrando as temperaturas ao longo do ano (em vermelho), com valores de temperaturas médias, máximas e mínimas (azul). Faixa de conforto em verde e radiação em amarelo (direta na linha cheia e difusa na linha pontilhada). Fonte: The weather tool. Figura 2. Gráfico com dados de nebulosidade e insolação para a cidade de Florianópolis a partir das normais climatológicas. Fonte: INMET. Concurso Nacional de Arquitetura Sede da FATMA/FAPESC 2

3 Figura 3. Gráfico com dados de umidade e precipitação para a cidade de Florianópolis a partir das normais climatológicas. Fonte: INMET Carta Bioclimática Para projetos que buscam a incorporação de estratégias passivas de desenho é importante o uso da carta bioclimática. Ela mostra as estratégias apropriadas para melhoria do conforto através da relação de temperatura e umidade do local. Para a obtenção da carta podem ser usados arquivos climáticos horários anuais (em formato TRY) ou normais climatológicas, que apresentam valores médios mensais. A seguir é apresentada a carta bioclimática para a cidade de Florianópolis (Figuras 4 e 5). A Figura 4 e a Tabela 1 mostram as estratégias de projeto necessárias com suas porcentagens ao longo do ano considerando-se o ano todo. A Figura 5 e a Tabela 2 mostram as estratégias de projeto necessárias com suas porcentagens ao longo do ano considerando-se para o ano todo somente o período diurno (das 6:00 as 18:00 horas), que é normalmente o horário de uso de edificações com a tipologia para as atividades do projeto em questão. Concurso Nacional de Arquitetura Sede da FATMA/FAPESC 3

4 Figura 4. Carta Bioclimática 2 com plotagem de dados para um Ano Típico de Referência considerando todas as horas do ano para Florianópolis, com estratégias de projeto a ser consideradas 3. Tabela 1. Resultado do relatório fornecido pelo programa Analysis Bio para a cidade de Florianópolis, utilizando o arquivo TRY considerando-se o ano todo com todas as horas do dia. ANO TODO DATAS E HORAS ESPECÍFICAS Dia e Mes Inicial: 01/01 Dia e Mes Final: 31/12 Total de Horas: 8760 GERAL DESCONFORTO POR CALOR DESCONFORTO POR FRIO NECESSIDADE DE SOMBREAMENTO Pressão: KPa Conforto:21% Desconforto:78.9% -Frio:40.8% -Calor:38.2% 2. Ventilação: 36.4% 3. Resfr. Evap.: 0.89% 4. Alta Inércia p/ Resfr.: 0.936% 5. Ar Condicionado: 1.72% 7. Alta Inércia Termica/Aquecimento Solar: 35.4% 8. Aquecimento Solar Passivo: 3.84% 9. Aquecimento Artificial: 1.54% Porcentagem: 56.7 % 2 Toma-se como recomendação que, para os pontos que ficam à direita dos 20 graus de temperatura, deve ser usada a estratégia de sombreamento junto com as outras indicadas. 3 Fonte: PROGRAMA ANALYSIS, do Laboratório de Eficiência Energética de Edificações - LabEEE da Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC. Concurso Nacional de Arquitetura Sede da FATMA/FAPESC 4

5 Conforme os dados apresentados acima, para o ano todo e considerando todas as horas do dia a porcentagem de desconforto é muito maior com 78.9% enquanto a de conforto é de 21%. E neste caso o desconforto é ocasionado de forma muito equilibrada por frio (40,8%) e por calor (38,2%) (Tabela 1). Já quando observado somente o período diurno (Figura 5) esta situação muda um pouco, ficando a porcentagem de conforto geral de 35.2% e a de desconforto de 64.7%, sendo o desconforto por frio de 26.4% e por calor de 38.3% conforme mostrado na Tabela 2. Figura 5. Carta Bioclimática 4 com plotagem de dados para um Ano Típico de Referência para Florianópolis considerando o periodo diurno, com estratégias de projeto a ser consideradas 5. Tabela 2. Resultado do relatório fornecido pelo Analysis Bio para a cidade de Florianópolis, utilizando o arquivo TRY considerando-se o ano todo e somente as horas do período diurno PERIODO DIURNO DATAS E HORAS ESPECÍFICAS Dia e Mes Inicial: 1/1 Dia e Mes Final: 31/12 Total de Horas: 4745 Pressão: KPa GERAL Conforto:35.2% Desconforto:64.7% -Frio:26.4% DESCONFORTO POR CALOR DESCONFORTO POR FRIO NECESSIDADE DE SOMBREAMENTO -Calor:38.3% 2. Ventilação: 35.1% 3. Resfr. Evap.: 1.58% 4. Alta Inércia p/ Resfr.: 1.66% 5. Ar Condicionado: 3.14% 7. Alta Inércia Térmica/Aquecimento Solar: 22.8% 8. Aquecimento Solar Passivo: 2.76% 9. Aquecimento Artificial: 0.927% Porcentagem: 69.9 % 4 Toma-se como recomendação que, para os pontos que ficam à direita dos 20 graus de temperatura, deve ser usada a estratégia de sombreamento junto com as outras indicadas. 5 Fonte: PROGRAMA ANALYSIS, do LabEEE da UFSC. Concurso Nacional de Arquitetura Sede da FATMA/FAPESC 5

6 De forma geral, para Florianópolis é importante considerar estratégias tanto para desconforto por calor quanto por frio. Porém para o período diurno, que são as horas de maior uso da tipologia em questão, a maior porcentagem de desconforto é dada por calor, conforme mostrado na Tabela 2. Para o desconforto por calor são importantes as estratégias de sombreamento para 69% do período e de ventilação natural para 35,1% do período diurno do ano. E para o desconforto por frio são importantes as estratégias de alta inércia térmica combinada com aquecimento solar em 22,8% do período diurno do ano. Além disso, na tipologia de edificações comerciais, de serviços e públicas, devem ser considerados também a influência dos ganhos de calor interno devidos à ocupação dos usuários e ao uso de equipamentos. 4. Carta Solar e Rosa dos Ventos Ferramentas como a carta solar são de grande ajuda para definição das necessidades da envoltória, assim como a implantação da edificação em função da melhor orientação. Alguns programas como o SOL AR 6, permitem a obtenção da carta solar de acordo com a latitude, ajudando no desenho de proteções solares. É também possível verificar as variações de temperatura incorporadas à carta solar, para os períodos até 21 de junho (Figura 6) e após 21 de junho (Figura 7). Informações sobre ventos também podem ser obtidas no programa, mostrando as velocidades predominantes por direção (Figura 8) e por frequência de ocorrência (Figura 9), assim como a porcentagem para ventos ausentes por estação (Tabela 3). As figuras a seguir mostram os dados acima colocados, para a cidade de Florianópolis, SC. Figura 6. Temperaturas plotadas sobre a carta solar de Florianópolis, para o período até 21 de junho (ANALYSIS SOL-AR, 2005) Figura 7. Temperaturas plotadas sobre a carta solar de Florianópolis, para o período após 21 de junho (ANALYSIS SOL-AR, 2005) 6 Fonte: LABEEE / UFSC Concurso Nacional de Arquitetura Sede da FATMA/FAPESC 6

7 Figura 8. Rosa dos ventos por velocidades predominantes por direção para cidade de Florianópolis (ANALYSIS SOL-AR, 2005) Figura 9. Rosa dos ventos para a cidade de Florianópolis por Freqüência de ocorrência (ANALYSIS SOL-AR, 2005) Tabela 3. Porcentagem de ventos ausentes por estação para a cidade de Florianópolis (ANALYSIS SOL- AR, 2005) Ventos ausentes (%) Primavera Verão Outono Inverno Madrugada Manhã Tarde Noite Links relacionados: Instituto Nacional de Metereologia INMET - Site institucional: Programa Analysis Bio. Laboratório de Eficiência Energética de Edificações LabEEE da Universidade Federal de Santa Catarina UFSC:Disponível em: Programa Analysis Sol-Ar. LabEEE/UFSC 2005: Disponível em: Programa Zoneamento Bioclimático do Brasil - ZZBR (Roriz, 2004). Disponível em: Outras informações sobre eficiência energética de edificações podem ser encontradas em: LAMBERTS, R; DUTRA,L; PEREIRA,F. Eficiência Energética na Arquitetura. Ed. PW. São Paulo, P.:Il. Disponível em: Concurso Nacional de Arquitetura Sede da FATMA/FAPESC 7