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) 3721-7542 9102.0901 fernandosw@arq.ufsc.br Universidade Federal de Santa Catarina Laboratório de Conforto Ambiental
Não existe edifício de escritórios 100% passivo em clima subtropical. O uso do ar-condicionado é inevitável em Florianópolis.
Clima 35 Florianópolis - Ano climático de referência 30 Temperatura ( C) 25 20 15 ZONA DE CONFORTO 10 5 0 jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
Clima Temperatura do ar ANO INTEIRO Freqüência de ocorrência 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 35% 27% 18% 16% 21% 3% < 16 16-- 20 20-- 24 24-- 28 >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% < 16 16-- 20 20-- 24 24-- 28 >28 Faixas de Temperatura
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
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
Certificação LEED: eficiência mínima Norma de referência Pré-requisito Atender aos itens mandatórios Alcançar 10% de economia de energia comprovada por simulação computacional
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
Eldorado [Gafisa e São Carlos] LEED-PLATINUM
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
Eldorado Business Tower LEED-PLATINUM Por simulação: 18% de economia
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
Simulação computacional integrada Estágio inicial Bases de projeto Projeto Básico Desenvolvimento Detalhamento de alternativas Projeto Executivo Certificação Refinamento As-built
Projeto integrado com simulação Exemplo: Hospital Albert Einstein (Perdizes, São Paulo)
Projeto integrado com simulação Exemplo: Hospital Albert Einstein (Perdizes, São Paulo) Modelo 1 Ar-condicionado Modelo 2 Iluminação Modelo 3 Fachadas Modelo 4 Final
ENVOLTÓRIA
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
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
Soluções de fachadas: especificação de materiais Área de janela: 30% Vidro verde Área de janela: 4.800 m² Custo anual: R$ 1.284 mil Capacidade A.C.: 1.001 TR Área de janela: 60% Vidro duplo c/ baixo FS Área de janela: 9.600 m² Custo anual: R$ 1.275 mil Capacidade A.C.: 953 TR
Soluções de fachadas
Comparativo: brises e vidros de proteção solar LAJE DE CONCRETO FORRO 0,40 45 0,40 BRISES DETALHE PEITORIL PISO ELEVADO VIGA DE BORDA Definição de ângulo de proteção
Comparativo: brises e vidros de proteção solar Custo anual com energia (x 1000 R$) x1000 1400 R$ 1350 1300 1250 Modelo de Referência PAF = 50% Vidro Verde Clima: Florianópolis -4% -6% -6% -8% 1200 1150 1100 Sem Brise Brise 30 Brise 45 Controle solar Duplo
Comparativo: brises e vidros de proteção solar Custo anual com energia (x 1000 R$) x1000 1400 R$ 1350 1300 1250 Modelo de Referência PAF = 50% Vidro Verde Clima: Florianópolis -4% -6% -6% -8% 1200 1150 1100 Sem Brise Brise 30 Brise 45 Controle solar Duplo
AR-CONDICIONADO
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
Integração com a arquitetura
Exemplo: sistema com fluxo variável
Exemplo: sistema com fluxo variável
Exemplo: sistema com fluxo variável
ILUMINAÇÃO
Cada tipo de produto tem sua aplicação
Cada tipo de produto tem sua aplicação
Iluminação natural: simulação computacional
Simulação: Exemplo com software Dialux
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% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Modelos O aumento na área de janelas não apresenta ganho para a autonomia de iluminação Modelo 7 Modelo 8 Modelo 9
CERTIFICAÇÃO LEED ESTUDO DE CASO EM FLORIANÓPOLIS
Modelo geométrico NG 11
NG 11
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
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%
Resultados Consumo de energia (MWh) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 +0,4% -10,0% -11,2% -12,0% Baseline Arquitetura AC AC + rec calor AC + ilum Consumo de energia (MWh) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 +0,4% 0,0% Baseline Arquitetura brises+vidros verdes -3,2% bises + Fator Solar 30%
CONSIDERAÇÕES FINAIS
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
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
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) 3721-7542 9102.0901 fernandosw@arq.ufsc.br Universidade Federal de Santa Catarina Laboratório de Conforto Ambiental