PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA PIBIC INTERNACIONAL NATHAN MENDES BUILDING SIMULATION: COMPLIANCE WITH ENERGY PERFORMANCE STANDARDS PROJETO DE ORIGEM: INCTEM National Institute of Science and Technology on Energy and Materials 2016-2022 PLANO DE TRABALHO DE PESQUISA DO ALUNO INTERNACIONAL PIBIC INTERNACIONAL Español, Français or English Curitiba 14/08/2016
SUMÁRIO ABSTRACT... 1 OBJECTIVE:... 1 ACTIVITIES:... 1 1.CONTEXTUALIZAÇÃO DO TRABALHO DO ALUNO... 2 2. OBJETIVO... 3 3.PLANO DE ATIVIDADES DO ALUNO... 4 4.CRONOGRAMA... 5 5. PERFIL DO ALUNO... 5
ABSTRACT In the face of growing concern about climate changes and the relationship between the indoor environment and occupant comfort, different environmental policies have been developed by several countries around the world. For instance, in Brazil, NBR 15.575 is the technical standard published by ABNT, the Brazilian Association of Technical Standards (Associação Brasileira de Normas Técnicas), that is responsible for addressing the aspects regarding comfort and security in residential buildings. The NBR 15575 includes important aspects about the thermal, acoustic and lighting comfort in order to reduce the building energy consumption and to ensure a comfortable indoor environment for the occupants. The evaluation of the building thermal and lighting performance can be carried out by computer simulation or in-situ measurements. Computer simulation is a useful tool to accelerate the evaluation of the building, since it does not require the acquisition of specific measurement instruments. However, computer simulation requires a specific knowledge from the designer. Thus, in order to facilitate the verification process of compliance with the Brazilian Standard NBR 15.575 by computer simulation, the main objective of this work is to develop the method for integration of the standard to the whole-building energy simulation software Domus, which has been developed by the Thermal Systems Laboratory (PUCPR). In addition, a comparative study among different standards related to building thermal and lighting performance is proposed. In this case, 15.575 Brazilian standard and the standard from the student s country could be compared in order to identify regulatory differences concering building thermal and lighting performance. OBJECTIVE: - To integrate the building thermal and lighting simulation method of the Brazilian standard (NBR 15.575) to Domus software; - To compare different international standards related to building thermal and lighting performance. ACTIVITIES: 1) Study of different simulation tools for integrating to the Domus software 2) Validation of NBR 15.575 plug-in in Domus 3) Comparison among different international standards related to building thermal and lighting performance. 1
1. CONTEXTUALIZAÇÃO DO TRABALHO DO ALUNO Atualmente o projeto de edificações está passando por um período de mudanças consideráveis. Diante da crescente preocupação com as mudanças climáticas e com a relação entre o ambiente interior e a saúde/conforto dos ocupantes, diferentes políticas ambientais têm sido desenvolvidas por vários países de todo o mundo. Por exemplo, no Brasil, em 2013, entrou em vigor a Norma de Desempenho de Edificações, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que estabelece exigências de conforto e de segurança em imóveis residenciais. A NBR15575 engloba questões importantes sobre o conforto térmico, acústico e luminoso com intuito de garantir a redução do consumo de energia e o fornecimento de ambientes interiores confortáveis para os ocupantes. O atendimento aos parâmetros de desempenho térmico e luminoso da edificação pode ser verificado por meio de simulação computacional e de medições in loco. A simulação computacional pode ser uma ferramenta útil para acelerar a análise do edifício, não necessitando o deslocamento do projetista ao local do edifício e a aquisição de instrumentos específicos de medição. No entanto, o processo de simulação computacional demanda um conhecimento ainda muito específico do projetista. Com intuito de facilitar o processo de verificação do atendimento da norma 15.575 através da simulação computacional, o principal objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia e um módulo computacional relacionado aos parâmetros de desempenho luminoso e térmico para o programa de simulação DOMUS, desenvolvido no Laboratório de Sistemas Térmicos da PUCPR para análise higrotérmica e energética de edificações. Além do auxílio no desenvolvimento do módulo computacional, propõe-se um estudo comparativo entre normas relacionadas aos desempenhos térmico e luminoso da edificação. Nesse caso, para comparação, sugere-se a norma brasileira NBR 15.575 e uma norma do país do aluno internacional, de modo a identificar as diferenças normativas para cada país com relação a eficiência energética e desempenho das edificações. 2
2. OBJETIVO O presente projeto tem como objetivo adequar o programa de simulação termoenergética Domus às normas de desempenho de edificações, bem como comparar normas relacionadas a desempenho térmico e luminoso de edificações de diferentes países (Brasil e país de interesse do aluno). Objetivos específicos para o aluno: 1) Estudo das ferramentas computacionais para iluminação natural para integração a ferramenta DOMUS O aluno deverá estudar diferentes softwares para simulação de iluminação para identificar a melhor opção para integração com o programa Domus. A escolha do software de iluminação natural dependerá especialmente dos dados de entrada requeridos e os dados de saída fornecidos. 2) Validação dos plug-ins da NBR 15575 A validação das ferramentas de avaliação da NBR 15575 será realizada pelo método comparativo. Os resultados obtidos pelos plug-ins DOMUS serão comparados com os resultados obtidos pelo procedimento padrão de simulação (sem passar pelo plug-in no programa DOMUS). 3) Comparação da norma brasileira e do país de interesse do aluno A comparação indicará as exigências de cada país com relação a eficiência energética e desempenho térmico e luminoso das edificações. Ao final deste projeto PIBIC, o programa DOMUS adquirirá novas funcionalidades úteis para arquitetos e engenheiros, principalmente porque a norma de desempenho tem caráter obrigatório para as novas edificações residenciais. É importante destacar que o projeto será realizado de forma multidisciplinar uma vez que o bolsista trabalhará de forma direta com um outro aluno (de implementação) que fará toda a programação dos plug-ins propostos aqui. Isso 3
possibilitará que eles adquiram, além dos conhecimentos técnicos, habilidades relacionais importantes para um trabalho em equipe transdisciplinar. 3.PLANO DE ATIVIDADES DO ALUNO Para a execução desse trabalho, listam-se as seguintes etapas: teses 1) Revisão bibliográfica e familiarização com o programa DOMUS e outros de relevância para a adequação da NBR: Nesta etapa serão indicados artigos, tutoriais dos programas, dissertações e 2) Adequação da metodologia de avaliação da NBR 15575 para desenvolvimento do plug-in para o programa DOMUS: O aluno deverá desenvolver um passo-a-passo para a avaliação dos requisitos de iluminação natural e desempenho térmico da NBR15575 que será utilizado para implementação do plug-in para o programa DOMUS. 3) Suporte a implementação do plug-in da NBR15575: O aluno fará um trabalho colaborativo com um outro bolsista que será responsável pela programação do plug-in no programa DOMUS. 4) Teste e validação das ferramentas implementadas (NBR): Nesta etapa o aluno deverá realizar testes do plug-in NBR implementado no programa DOMUS, com intuito de validá-lo. 5) Comparação das normas brasileira e internacional: 4
Nesta etapa o aluno deverá comparar as normas brasileira e internacional (pode ser do seu país) relacionadas a eficiência energética e desempenho térmico e luminoso das edificações. 6) Produção científica: No decorrer do trabalho, o aluno deverá elaborar resumos e artigos. Como resultados, espera-se desenvolver e validar as metodologias de avaliação da Norma de Desempenho (NBR15575), bem como comparar as exigências normativas de diferentes países com aos requisitos de iluminação natural e desempenho térmico de edificações. 4.CRONOGRAMA Etapas/ s 1 2 3 4 5 6 1. Revisão bibliográfica e estudo das ferramentas computacionais 2. Adequação da NBR 15575 para desenvolvimento do plug-in DOMUS 4. Suporte a implementação do plugin NBR15575 6. Teste e validação das ferramentas implementadas (NBR): 6. Comparação de normas brasileira e internacional 6. Produção Científica 5. PERFIL DO ALUNO O aluno deve estar interessado em aprender modelagem de edifícios e programas de simulação de edifícios. 5