ARQ5658 – Eficiência Energética e Sustentabilidade em ......2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0...

ARQ5658 – Eficiência Energética e Sustentabilidade em Edificações

Prof. Fernando Simon Westphal

[email protected]

mailto:[email protected]

Modelo sustentável?

US$ 60 tri _ produção US$ 600 tri _ especulação em bolsas 20% mais ricos consomem 82,4% das riquezas 20% mais pobres 1,6% As 3 pessoas mais ricas possuem ativos superiores a 48 países (600 mi hab) 257 pessoas são mais ricas do que 2,8 bilhões de habitantes

Modelo sustentável?

Pegada ecológica

De quantos planetas precisamos?

1961 _ 63%

1975 _ 97%

1980 _ 101%

2005 _ 145%

2011 _ 170%

2030 _ 300%

Sustentabilidade: Definição

Economicamente viável

Socialmente justo

Ambientalmente correto

sustentabilidade

Triple bottom line

3 “P”: Profit People Planet


Sustentabilidade é um modo de ser e de viver que exige alinhas as práticas humanas às potencialidades de cada bioma e às necessidades das presentes e das gerações futuras.

O desenvolvimento sustentável é aquele que atende às necessidades da geração atual sem comprometer as necessidades das gerações futuras de atenderem suas próprias necessidades

[Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, 1987] “Relatório Brundland”


Bom senso

"A pessoa compra um carro novo para provocar reações. Se o modelo não deixar o vizinho com inveja, de nada adianta trocar o carro."

Coltan is used to make pinhead capacitors - an essential component in mobile phones

Eficiência energética

Consumo de energia no Brasil Crescimento em 2012 : Oferta de energia 4,1% PIB 0,9% Transportes 7,2% Gasolina 17,4% Óleo diesel 6,1% Querosene 5,4% Eletricidade 3,8% Matriz energética total: Fontes renováveis 42,4% (Média mundial 13,2%) Eletricidade: Hidrelétricas 84,5% Térmicas 7,9% Eólica dobrou para

Consumo de energia no Brasil

Uso da energia no Brasil

Uso de energia no Brasil

Geração de energia elétrica no Brasil

Consumo de energia no Brasil

Emissões de CO2 equivalentes:

Oferta interna de energia

Evolução do PIB e consumo no Brasil

0.0

1.0

2.0

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1970

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1980

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Taxa

de

cres

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70

Ano

Consumo de energia elétrica

PIB

Fonte: MME, Balanço Energético Nacional 2007

Evolução do consumo de energia

Fonte: International Monetary Fund, World Economic Outlook Database, October 2007

0.0

0.5

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1.5

2.0

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19

81

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Ano

Brasil

Alemanha

Canadá

Estados Unidos

Japão

Alemanha

Brasil

EUA

Evolução do PIB

Fonte: International Monetary Fund, World Economic Outlook Database, October 2007

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Ano

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Brasil

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Elasticidade do PIB / Consumo

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Taxa

de

cres

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(ano

bas

e: 1

980)

Ano

Brasil

Alemanha

Canadá

Estados Unidos

Japão Brasil

EUA

Alemanha

Oferta interna X PIB

Eficiência energética

Produzir o mesmo resultado, com menor consumo de energia

Consumo de energia elétrica no Brasil

Residencial 22%

Comercial 14%

Público 9%

Industrial 47%

Outros 8%

Influência da arquitetura

Uso final de energia: prédios de escritórios

AC 26%

Ilumin. 25%

Equip. Escrit. 33%

Outros 16% AC

37%

Ilumin. 25%

Equip. Escrit. 29%

Outros 13%

Edifícios com sistemas de alta eficiência

São Paulo Rio de Janeiro

Uso final de energia: prédios de escritórios

34.8%

24.5%

10.3%

9.9%

6.7%

4.2%

3.9%

3.4%

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%

15.0

%

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%

25.0

%

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%

35.0

%

40.0

%

Equip. Escritório

Ilum. Interna

Chillers

Bombas (CAG)

Exaustão sanitários

Fan-coils

Elevadores/escadas

Ventilação - ar exterior

Bombas - água e esgoto

UPS

Torres resfriamento

Aquecimento

Ilum. Externa

Uso final de energia em residências - Brasil

Fonte: GHISI, E., GOSCH, S., LAMBERTS, R. Electricity end-uses in the residential sector of Brazil. Energy Policy, v. 35, n. 8, p. 4107-4120, 2007.

31.08.10 | Tire o planeta do vermelho Fonte: Extra - 28.08.2010 Para reduzir o gasto com luz, por exemplo, o mais importante é a mudança de hábito. Com o uso racional dos recursos, optar por lâmpadas fluorescentes, eletrodomésticos com o selo Procel - que são mais econômicos - e sensores de presença reduzem a conta em até 25%.

31.08.10 | Por que a iluminação natural é importante? Fonte: AEC Web - 23.08.2010 Nos estudos e obras, a redução com a iluminação artificial que deixa de ser ligada é da ordem de R$ 15 a R$ 20,00/m²/ano, mas isso varia bastante pois depende do uso, freqüência, etc.

http://www.eletrobras.gov.br/procel

Cada produto, uma aplicação

ARQUITETURA CORPORATIVA NO BRASIL

LEED-GOLD

Ventura Corporate Towers Rio de Janeiro Tishman Speyers 170 000 m²

http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://alsgoesgreen.files.wordpress.com/2009/07/leed-to-rate-energy-use.jpg&imgrefurl=http://alsgoesgreen.wordpress.com/2009/07/30/leed-certification/&usg=___pLDHh6pa8Trt-j_2m-_xqveu7E=&h=550&w=550&sz=37&hl=pt-BR&start=1&tbnid=qvtIGU0iTWLjoM:&tbnh=133&tbnw=133&prev=/images?q=leed&gbv=2&hl=pt-BR

Ventura Corporate Towers Rio de Janeiro Tishman Speyers 170 000 m²

LEED-PLATINUM

Eldorado BusinessTower São Paulo Gafisa & São Carlos 128 000 m²


LEED-GOLD

ECO-Berrini São Paulo Prospéritas 92 000 m²



LEED-GOLD


Edifício Jatobá São Paulo Engeform / Bratke & Collet 18 000 m²

LEED-GOLD


Mercado atual exige um apelo estético forte

Necessidade técnica e comercial

Contato visual com o exterior

Diminuir custo com manutenção da fachada

Aumentar a velocidade da obra

Solução arquitetônica e análise em fase de projeto é fundamental

Desafio: garantir o desempenho térmico e atender a exigência do mercado e viabilidade econômica

Arquitetura corporativa no Brasil

Arquitetura corporativa no Brasil

Tendência geral:

Paredes leves e isoladas (dry wall)

Fator Solar entre

25% e 40%

Transmissão luminosa entre

25% e 45%

Percentual de abertura entre

40% e 60%

Transparência | luz natural | desempenho térmico

USO FINAL DE ENERGIA

CLIMA E ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA

Temperatura do ar: São Paulo

0

5

10

15

20

25

30

35

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jan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dez

TBS e

xter

na (°

C)

Hora

Temperatura Externa - São Paulo - Congonhas

Clima de São Paulo: Temperatura do Ar

13%

27%

30%

21%

8%

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5%

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15%

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25%

30%

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< 16 16--|20 20--|24 24--|28 >28

Freq

üênc

ia d

e oc

orrê

ncia

Faixa de Temperatura (°C)

Apenas em horário comercial, das 8h às 20h

Clima de São Paulo: Umidade Relativa


15% 15%19% 20% 21%

10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

< 50% 50-60% 60-70% 70-80% 80-90% > 90%

Freq

uênc

ia

Faixa de UR

São Paulo



Apenas 13 % das horas do período comercial registram temperatura abaixo de 25oC e umidade relativa abaixo de 60%



Apenas 13 % das horas do período comercial registram temperatura abaixo de 25oC e umidade relativa abaixo de 60%

Apenas 1 % das horas do período comercial registram temperatura abaixo de 18oC e umidade

relativa abaixo de 60%

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL ESTUDOS DE CASO

Variáveis ambientais: -Temperatura -Umidade -Radiação Solar -Ventos

Variáveis internas: -Ocupação -Iluminação -Equipamentos -Padrões de uso

Sistema de condicionamento

de ar

Arquitetura: -Cobertura -Paredes -Janelas -Piso

Simulação Computacional Integrada

Morumbi Corporate (Henri Dunant) São Paulo Multiplan

Estudo de Caso 130.000 m² de área

30.000 m² de fachada

Morumbi Corporate São Paulo Multiplan

Modelo geométrico

Modelo geométrico

Torre Alta

Torre Baixa

Análise Paramétrica

Parâmetros Quantidade de opções simuladas Tipo de vidro 11 opções

Uso de spandrel glass 2 opções Percentual de abertura na fachada 3 opções

Tipo de parede 2 opções Total 132 casos simulados

ID U-Value (W/m².K) SHGC Tvis IS 1 5,601 0,40 0,28 0,70 2 5,601 0,38 0,35 0,94 3 5,732 0,31 0,19 0,61 4 5,732 0,37 0,32 0,86 5 2,531 0,34 0,29 0,88 6 2,695 0,30 0,32 1,08 7 5,666 0,36 0,50 1,42 8 5,666 0,38 0,37 0,96 9 5,666 0,46 0,33 0,73

10 1,639 0,29 0,51 1,75 11 1,849 0,31 0,37 1,22

Especificações de vidros

Resultados – economia anual (Torre Alta)

0.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100

103

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121

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127

130

Econ

omia

em

rela

ção

ao b

asel

ine

Caso simulado

Menor economia: 5,3%

Maior Economia:

10,8%

Economia em relação ao baseline: 132 casos

Análise de sensibilidade (Torre Alta)

Spandrel glass

VidroWWR

Parede

-4.0

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

1.0

Varia

ção

de p

onto

s pe

rcen

tuai

s so

bre

a ec

onom

ia to

tal

Influência média na economia total de energia


Spandrel glass

VidroWWR

Parede

-4.0

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

1.0

Varia

ção

de p

onto

s pe

rcen

tuai

s so

bre

a ec

onom

ia to

tal

Maior influência



Spandrel glass

VidroWWR

Parede

-4.0

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

1.0

Varia

ção

de p

onto

s pe

rcen

tuai

s so

bre

a ec

onom

ia to

tal

Maior interrelação com outros parâmetros


Refinamento progressivo (Torre Alta)

8.6%9.1%

8.4%8.0%

5.3%

7.0% 7.0% 7.0%

10.8% 10.8%

9.6%8.7%

0.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%

Todos Vidros Spandrel WWR

Econ

omia

em

rela

ção

ao b

asel

ine

Média

Mínimo

Máximo

Faixa de “incerteza” ou “interferência” diminui com a definição de parâmetros


8.6%9.1%

8.4%8.0%

5.3%

7.0% 7.0% 7.0%

10.8% 10.8%

9.6%8.7%

0.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%


Econ

omia

em

rela

ção

ao b

asel

ine

Média

Mínimo

Máximo

Seleção de 4 vidros


8.6%9.1%

8.4%8.0%

5.3%

7.0% 7.0% 7.0%

10.8% 10.8%

9.6%8.7%

0.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%


Econ

omia

em

rela

ção

ao b

asel

ine

Média

Mínimo

Máximo

Modelos com spandrel glass


8.6%9.1%

8.4%8.0%

5.3%

7.0% 7.0% 7.0%

10.8% 10.8%

9.6%8.7%

0.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%


Econ

omia

em

rela

ção

ao b

asel

ine

Média

Mínimo

Máximo

Modelos com WWR de projeto


Resultado atual Proposta de fachadas, com as 4 opções de vidro:

8.2%7.1%

9.5%8.4%

9.9%

0.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%

S32 + SKN S32 + M22 AG43 + SKN AG43 + M22 AG43 + SKN + isolante

Econ

omia

em

rela

ção

ao b

asel

ine

Fachada 1 Fachada 2 Fachada 3 Fachada 4 Fachada 3 +

Isolamento térmico

Torre Alta

Vidro transparente azul +

Vidro branco

Vidro reflexivo prata

Torre Baixa

Vidro transparente azul +

Vidro branco Vidro reflexivo prata

ARQ5658 – Eficiência Energética e Sustentabilidade em EdificaçõesNúmero do slide 2Número do slide 3Modelo sustentável?Modelo sustentável?Sustentabilidade: DefiniçãoSustentabilidade: DefiniçãoSustentabilidade: DefiniçãoNúmero do slide 9Número do slide 10Número do slide 11Número do slide 12Número do slide 13Número do slide 14Eficiência energéticaConsumo de energia no BrasilConsumo de energia no BrasilConsumo de energia no BrasilUso da energia no BrasilUso de energia no BrasilGeração de energia elétrica no BrasilConsumo de energia no BrasilOferta interna de energiaEvolução do PIB e consumo no BrasilEvolução do consumo de energiaEvolução do PIBElasticidade do PIB / ConsumoOferta interna X PIBEficiência energéticaConsumo de energia elétrica no BrasilUso final de energia: prédios de escritóriosUso final de energia: prédios de escritóriosNúmero do slide 33Número do slide 34Número do slide 35Número do slide 36Uso final de energia em residências - BrasilNúmero do slide 38Cada produto, uma aplicaçãoCada produto, uma aplicaçãoARQUITETURA CORPORATIVA NO BRASILNúmero do slide 42Número do slide 43Número do slide 44Número do slide 45Número do slide 46Número do slide 47Número do slide 48Número do slide 49Arquitetura corporativa no BrasilArquitetura corporativa no BrasilUSO FINAL DE ENERGIACLIMA E ARQUITETURA BIOCLIMÁTICATemperatura do ar: São PauloClima de São Paulo: Temperatura do ArClima de São Paulo: Umidade RelativaClima de São Paulo: Umidade RelativaClima de São Paulo: Umidade RelativaSIMULAÇÃO COMPUTACIONALSimulação Computacional IntegradaNúmero do slide 61Número do slide 62Número do slide 63Número do slide 64Número do slide 65Número do slide 66Número do slide 67Modelo geométricoModelo geométricoAnálise ParamétricaResultados – economia anual (Torre Alta)Análise de sensibilidade (Torre Alta)Análise de sensibilidade (Torre Alta)Análise de sensibilidade (Torre Alta)Refinamento progressivo (Torre Alta)Refinamento progressivo (Torre Alta)Refinamento progressivo (Torre Alta)Refinamento progressivo (Torre Alta)Refinamento progressivo (Torre Alta)Torre AltaTorre Baixa

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