Caracterização do estoque de edificações históricas de uso institucional ou público...

Caracterização do estoque de edificações históricas de

uso institucional ou público localizadas em Florianópolis

com relação ao consumo de eletricidade

ARIADNE MARQUES DE MENDONÇA

Orientador: Prof. Enedir Ghisi, PhD.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - UFSCDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVILPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL - PPGEC

29.05.2014Dissertação de Mestrado

Caracterização do estoque de edificações históricas de uso institucional ou público localizadas em Florianópolis com relação ao consumo de eletricidade

Ariadne Marques de Mendonça - Mestrado em Engenharia Civil - UFSC, 2014

Conteúdo da Apresentação• Apresentação do problema e justificativa

• Objetivos gerais e específicos1. Introdução

• Desempenho energético em edificações existentes e históricas

• Tipologia construtiva e desempenho energético

• Avaliação do estoque edificado: potencial

• Estudos de retrofit em edificações antigas e históricas

2. RevisãoBibliográfica

• Seleção e identificação das edificações históricas

• Levantamento das tipologias construtivas e consumo energético

• Análise dos resultados3. Método

• Caracterização das tipologias construtivas

• Consumo energético4. Resultados

• Conclusões e sugestões para trabalhos futuros

• Limitações do trabalho5. Conclusão



1.

Intr

oduç

ão

No Brasil, corresponde a cerca de 45% do consumo faturado no país

(ELETROBRÁS, 2010)

Apresentação do problema e justificativa

Novas edificações: 50% Potencial de redução de consumo

energético Edificações existentes: 30%

(ELETROBRÁS, 2010)

• Consumo de energiaem edificações:

O consumo de energia elétrica no Brasil vem registrando expressivo crescimento desde a década de 80.

2001: “Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia” => PROCEL EDIFICA, regulamentos para etiquetagem



Desempenho energético de edificações existentes

Questões levantadas acercadas edificações existentes:

As edificações existentes atenderão nossas necessidades

daqui a 50 anos?

Como elas podem ser adequadamente renovadas?

Quais são os fatores importantes para a melhoria de

desempenho?

Geralmente recebemtratamento diferenciadoou são totalmenteexcluídas das regulamentações de desempenho energético.

No entanto, são passíveisde aplicação de medidasde melhoria de desempenho, sendo a escolha apenas maislimitada (ECONOMIDOU,

2011).

E as edificaçõeshistóricas?

(RAVETZ, 2008)

1.

Intr

oduç

ão



Porque as edificações históricas?

1.

Intr

oduç

ão

A requalificação de edificações antigas ou históricas promove o uso eficiente de recursos e a preservação de valores culturais.

Ações de adaptação e reabilitaçãoconstituem um processo natural durante a

vida de um centro urbano ou de uma edificação, pois o patrimônio histórico

deve estar sempre em uso (FEILDEN, 2003).

As edificações históricas constituem uma parcela do estoque edificado que pode

contribuir para as iniciativas e políticas de melhoria da eficiência energética

em edificações.



Eficiência energética em edificações históricasEuropa: Estima-se que a taxa de renovação das edificações em países

membros da Comunidade Européia seja de, em média, 1% do estoque ao ano, variando entre 0,5% e 2,5% ao ano dependendo do país (ECONOMIDOU, 2011).

Mais de 40% das edificações residenciais foram construídas antes da década de 60, e parte significativa tem mais do que 50 anos de idade (ECONOMIDOU, 2011)

Itália: parte significativa do estoque foi construído entre as décadas de 50 e 80 (aprox. 15 milhões de edifícios) e 3 milhões e 900 mil foram construídos antes da década de 20 (ASCIONE et al., 2011)

1.

Intr

oduç

ão

Iniciativas de órgãos governamentais buscando a aplicação das diretrizes de eficiência energética em edificações históricas:

English Heritage (Inglaterra)

Historic Scotland (Escócia)

Historic Preservation Program (Boulder, Colorado – EUA)

U.S. Department of the Interior -

National Park Service (Washington, DC – EUA)



1.

Intr

oduç

ão

Eficiência energética emedificações históricas



Edificações históricas no Brasil

1.

Intr

oduç

ão

Estimativa do patrimôniohistórico edificado no Brasil:

590.164 edificações

871 edificaçõestombamentoindividual na

esfera federal;

83 conjuntosurbanos e ruraisdistribuídos em

275 cidades

Dados do IPHAN (Instituto do Patrimônio

Histórico e Artístico Nacional)Ouro Preto - MG



Eficiência energética em edificações históricas

1.

Intr

oduç

ão1º passo para planejar estratégias de melhoria de desempenho em larga escala:

conhecimento das características das edificações

O fato de uma edificação ser antiga ou histórica não deve serlimitador para melhora na sua eficiência energética e confortoambiental.

Edificações históricas tombadas não são passíveis de demoliçãoou substituição, portanto a questão da eficiência energética deveser considerada nas políticas públicas de preservação.



Objetivo Geral e Objetivos Específicos

1.

Intr

oduç

ão

Objetivo Geral:

• Caracterizar o estoque de edificações históricas, de uso institucional ou público, na cidade de Florianópolis em função de parâmetros construtivos que possuem influência no desempenho energético.



Objetivo Geral e Objetivos Específicos

1.

Intr

oduç

ão

Objetivos específicos:

• Caracterizar as tipologias construtivas dos edifícios históricos em Florianópolis identificando as características predominantes;

• Avaliar as diferenças das características construtivas comparando edificações de diferentes períodos de construção;

• Identificar os sistemas construtivos e materiais que compõem os edifícios integrantes do conjunto selecionado;

• Levantar os consumos de energia de uma amostra de edificações e comparar os consumos através de um indicador;

• Analisar a influência dos parâmetros construtivos levantados no consumo energético das edificações históricas.



2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Desempenho energético em edificações existentes e históricas

Tipologia construtiva e desempenho energético

Avaliação do estoque edificado: potencial

Estudos de retrofit em edificações antigas e históricas

2.

Rev

isão

Bib

liogr

áfic

a



Desempenho energético em edificações existentes e históricas

2.

Rev

isão

Bib

liogr

áfic

a

• Eficiência energética em edificações: uso racional de energia

• Variáveis que interferem: características da envoltória daedificação e os hábitos de uso de seus ocupantes, já que oconsumo vai depender das exigências de conforto requeridas pelosusuários (CARLO, 2008).

Consumo de energia em uma

edificação

sistemas de iluminação artificial, sistemas de climatização

(resfriamento e aquecimento), equipamentos de escritório,

eletrodomésticos, elevadores e bombas.



Influência da tipologia construtiva no desempenho energético

2.

Rev

isão

Bib

liogr

áfic

a

• Estudos comprovando a relação entre a tipologia construtiva e desempenho energético:

Edifícios comerciais na cidade de Salvador:

• áreas construídas• áreas das fachadas• áreas envidraçadas.

Mascarenhas et al. (1995)

Edificações “envidraçadas”

consomem, 50% mais energia do que as

outras (kWh/m2)

Santana (2006)

Análise da influência dos parâmetros no

desempenho energético de edifícios de escritórios

em Florianópolis• Envelope• padrão de ocupação e

uso de equipamentos• sistema de ar-

condicionado

Influência significativa: • % de área de janela na

fachada • Absortância das

paredes

Correlação do consumo de energia elétrica com

características construtivas de edifícios

de escritórios em Florianópolis - SC

Coelho (2006)

Características com boa influência no consumo de energia: área, forma

e orientação solarConsumo médio: 82,4

kWh/m² (desvio padrão 28,3 kWh/m²)



Avaliação do estoque edificado: potencial

2.

Rev

isão

Bib

liogr

áfic

a

Estudos de modelos representativos de tipologias:

edificações típicas classificadas por consumo anual de energia por área construída. (KHOLER;

HASSLER, 2002).

Para avaliar o desempenho do estoque edificado e propor estratégias, é necessário conhecer as características construtivas, tipologias e perfil de consumo energético desse conjunto de edificações.

DATAMINE (Collecting data from energy

certification to monitor performance

indicators for new and existing buildings)

• Construção de base de dados de monitoramento e análise do estoqueedificado

• 17 países participantes (LOGA et al., 2009).

TABULA (Typology approach for

building stock energy assessment):

• Classificação do estoque edificado, definição períodos construtivos e parâmetros energéticos comparáveis (LOGA et al., 2010).



Melhoria de desempenho energético através de retrofit

2.

Rev

isão

Bib

liogr

áfic

a

Retrofit? Marques de Jesus (2008) e Croitor e Melhado (2009) definem como o conjunto de intervenções com o objetivo de aumentar a eficiência de componentes ou sistemas que se tornaramobsoletos ou inadequados através de sua substituição poropções mais modernas.

Chidiac et al. (2011) consideram que medidas de retrofit podemincluir desde alterações físicas até rotinas operacionais, incluindocontroles avançados e iluminação eficiente.

Estratégia de retrofit: é um conjunto de intervenções, orientado por diretrizes arquitetônicas coerentes e tecnicamente otimizadas (REY, 2004)

O termo está sendo amplamente utilizado para designar intervenções não apenas em sistemas, mas também qualquer componente construtivo, como a envoltória de uma edificação.



Retrofit em edificações: aplicação

Medidas de melhoria na

operação

Retro comissionamento

Retrofit padrão

Substituição de componentes ou

sistemas com risco baixo e alta relação

custo-benefício

Retrofit profundo

Objetiva o maiorpotencial de

economia possível, investimentos mais

elevados

2.

Rev

isão

Bib

liogr

áfic

a

(LIU, G. et al.,2010)

• Grupos de retrofit segundo o Departamento de Energia dos EUA (Advanced Energy Retrofit Guide. Practical ways to improve energy

performance: Office Buildings):

até 25% de economia

de 25 a 45% de economia

45% de economia ou

mais



Como avaliar propostas de retrofit em edificações históricas?

2.

Rev

isão

Bib

liogr

áfic

a

“Equilíbrio entre a aplicação de medidas de conservação de energia e preservação das características históricas dos edifícios” (WOOD; ORESZCZYN, 2002).

Evitar alterações desnecessárias

Não eliminar elementosimportantes para o significado histórico

• A aplicação de medidas de retrofit em uma edificação antiga sempre resultará em alguma modificação, que deve levar em consideração seu grau de degradação, sua qualidade arquitetônica e o valor histórico dos materiais originais (REY, 2004).



Estudos de retrofit em edificações antigas/históricas

Avaliação de estratégias de retrofit com base em múltiplas variáveis em (REY,

2004)

• País: Suíça

• Edificações de escritórios construídas entre 1947 e 1989

• Estratégias : estabilização, substituição e fachada dupla

Metodologia para triagem e avaliação do impacto de medidas de retrofit (CHIDIAC

et al., 2010)

• País: Canadá

• Edifícios de escritórios construídosentre 1931 e 1986

• Simulação: Energy Plus

• Modelagem e calibração de 9 edifícios

• Criação de protótipos referenciais: antes de 1950; entre 1950-1975 e pós 1975

• Método de regressão linear paraestimar o consumo

2.

Rev

isão

Bib

liogr

áfic

a

Melhor relação custo-benefício: não alteram significativamente as

fachadas

Protótipos permitiram abordagem controlada para modelar as

principais diferenças entre as edificações referenciais



Estudos de retrofit em edificações antigas/históricas

2.

Rev

isão

Bib

liogr

áfic

a

Avaliação de desempenho energético em edificação histórica, na Itália

(ASCIONE et al., 2011)

• Simulação: Energy Plus

• Aplicação de 05 medidas:• Controle temperatura interna;

• estanqueidade das esquadrias;

• melhoria isolamento térmico paredesexternas,

• substituição do sistema de aquecimento

• aplicação de vidros de baixa emissividade

Redução de 22% nademanda energética global

Tempo de retorno de investimento: 11 anos



3. MÉTODO

Seleção e identificação das edificações históricas

Levantamento das tipologias construtivas e consumo energético

Análise dos resultados

3.

Mét

odo



3. Método

Identificação e pré-seleção das edificações de interesse

Levantamento de dados: tipologias construtivas e consumo energético

Consolidação dos dados

Análise e processamento de dados

3.

Mét

odo

1

2

3

4



3.1 Identificação, pré-seleção e levantamento

Identificação das edificaçõeshistóricas

Levantamento junto ao FCC, IPHAN e IPUF

das edificações históricas no município de Florianópolis

Pré-seleção das edificações de

interesse

Lista das edificações com

dados: proprietário,

denominação, endereço,

tombamento

Classificação portipos e subtipos

de uso

Recorte de edificações

“institucionais”

Pesquisa emarquivoshistóricos

Complementaçãode informações

(SEPHAN, IPHAN, FCC)

Ano de construção

Levantamento das tipologias construtivas

Registro fotográfico

Pesquisa na SUSP: data de construção e

plantas

Caracterização do entorno e

identificação do sistema

construtivo

Número de pavimentos,

dimensões, áreas, orientações, área envidraçada por

fachada, sistemas de abertura e proteção solar

Coleta de dados sobre consumo

energético

Solicitação de dados de consumo

3.

Mét

odo

Etapa 1 Etapa 2



3.1 Identificação e pré-seleção (Etapa 01)

3.

Mét

odo

• Pré-seleção das edificações históricas:

• SEPHAN: 423 edificações (tombamento municipal)

• FCC: 18 edificações (tombamento estadual)

• IPHAN: 9 edificações (tombamento federal) + 27 edificações(inventário de patrimônio moderno)



3.1 Identificação e pré-seleção (Etapa 01)

3.

Mét

odo

Lista geral das edificaçõeshistóricas

Identificação

Nome do proprietário;

Denominação da edificação;

Endereço: logradouro/número;

Tombamento: Municipal, estadual, federal ou

inventariada;

Tipo

Residencial; comercial e serviços; misto; institucional; praça/parque; estacionamento; terreno baldio;

desocupado; ruína/demolido.

Institucional

Subtipo: banco; saúde; educacional; religioso; cultural; órgão público.

Recorte

•Edificações institucionais

•Construídas até 1984 (com mais de 30 anos de existência)

•Edificações em uso e quenão estão em obras

•Disponibilidade/autorização do proprietário.



3.2 Pesquisa em arquivos/contato inicial

3.

Mét

odo

• Arquivos: SUSP, SEPHAN, IPHAN, FCC;

• Contato com proprietários e gestores: autorização para a pesquisa;

• Medições in loco para os casos emque não foi possível obterprojetos/plantas.

Projetos arquitetônicos oulevantamentos cadastrais;

• Cópias impressas

• CAD

• Fotografias de cópias originais



3.2 Levantamento das tipologias construtivas

3.

Mét

odo

Planilha de coleta de dados: 1)Dados gerais




3.

Mét

odo

Planilha de coleta de dados: 2) Tipologia arquitetônica




3.

Mét

odo

Planilha de coleta de dados: 2) Tipologia arquitetônica

2.3.3 FACHADA 01 (PRINCIPAL)

Orientação da

fachada L Dimensões da Fachada (se for regular): Proteção solar? Nenhuma Observações:

Fachada regular

ou irregular? Irregular Largura (m) 43,88 Cor predominante (visual): rosa

Área da fachada

(se irregular) 364,59 Altura (m) 9,74 Cor secundária (visual): branco

ESQUADRIAS (PORTAS/JANELAS) Dimensões e quantidade Tipo Materiais - caixilho Materiais - vidro

Tipos Altura (m) Largura (m)Área total

(m²)Qtd/fachada Manobra abertura

Área

envidraçada

(m²)

caixilho cortipo vidro

cor do vidro

espessura vidro (mm)

1 P1 3,64 x 1,20 4,37 2 Abrir 1,28 madeira branco comum - cristalincolor 4mm

2 J2 2,64 x 1,10 2,90 2 Abrir 4 folhas (veneziana interna)2,48 madeira branco comum - cristalincolor 4mm


4 J8 0,56 x 0,67 0,38 3 Basculante 0,25 madeira branco comum - cristalincolor 4mm

5 P2 3,64 x 1,20 4,37 3 Abrir 4 folhas (veneziana interna)1,11 madeira branco comum - cristalincolor 4mm


Área totais: Observação:

Área total da fachada (m²)364,59 Área envidraçada total (m²) 28,01

Área de janela total (m²)67,62 Área de janela/área de fachada (%) 0,08

Características da

Esquadria

predominante -

Fachada 01:

Área da

esquadria

(m²)

Manobra

abertura caixilho cor tipo vidro cor do vidro

espessura

(mm)

3 2,904 Abrir 4 folhas (veneziana interna)madeira branco comum - cristal incolor 4mm

2.3.4 FACHADA 02

Orientação da fachada S Dimensões da Fachada (se for regular): Proteção solar? Nenhuma Observações:

Fachada regular ou irregular?Irregular Largura (m) 106,07 Cor predominante: rosa não há

Campos com fórmula a partir tipos de esquadrias. Se não for

possível separar tipos de esquadrias, inserir cálculos




3.

Mét

odo

Planilha de coleta de dados: 3) Características construtivas – 4) Absortâncias

4. MEDIÇÃO ABSORTÂNCIAS

4.1 Absortânciassuperfícies medidas (ALTA II)

Superfície Cor/tom α

1 Parede externa rosa 48,40%

2 Parede externa branco 28,50%

3 Esquadria branco 31,90%

4

3. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS

3.1 A edificação possui sistemas construtivos mistos?Nao

3.2 COBERTURA Principal Secundário 3.3 FORRO - último pavimento Principal

Material telha telha cerâmica Tipo de forro Forro de madeira

Tipo telha francesa Espessura laje (se houver) não há cmEstrutura da cobertura madeira Isolamento térmico? ND

Número de águas 4

3.4 SISTEMA ESTRUTURAL PAREDES EXTERNASEspecificações

Sistema estruturalParedes externas Acabamentos

espessura (cm) U (W/m²K) CT (kJ/m²K) α

Fonte [dados]

1º alvenaria estrutural

alvenaria

ti jolos

cerâmicos

argamassado

com pintura 40 ND ND ND




3.

Mét

odo

Numeração de fachadas Orientação solar

Sentido horário, a partir da entrada principal Limite de abrangência: 22,5 graus no sentidohorário e anti-horário




3.

Mét

odo

Agrupamento das fachadas em 04 orientações

• Retangular;

• Quadrada;

• Trapezoidal;

• L;

• U;

• Irregular.

(classificação por

aproximação do

formato das plantas)

Forma




3.

Mét

odo

• Área de janela por fachada: desconto de áreas opacas, painés de madeira e caixilhos.

• Platibandas e frontões decorativos que não possuem delimitaçãocom o interior da edificação: desconsiderados no cálculo da áreada fachada.

Consideração das áreas de fachadas e áreas envidraçadas




3.

Mét

odo

• Medição da refletância nas fachadas externas e esquadriascom Espectrômetro ALTA II:

• 11 faixas de comprimento de onda entre 470 e 940nm

• Obtenção da absortância a partir do valor médio de refletânciamedido em cada comprimento de onda.

Absortância à radiação solar – cor das fachadas




3.

Mét

odo

• Fachadas com duas cores: cores principais e secundárias

Cores das fachadas e absortância à radiação solar

Cor principal (amarelo)

Cor secundária (branco)



3.3 Coleta de dados de consumo energético

3.

Mét

odo

• Faturas de consumo da concessionáriaCELESC ou relatórios de consolidadosde consumo, fornecidos pelosresponsáveis ou gestores das edificações;

• Período mínimo de coleta: 12 meses;

• Planilha de coleta de dados;

• Indicadores: média mensal, consumoanual médio e consumo anual médiopor área de construção.



3.4 Consolidação e Análise dos Dados

3.

Mét

odo

Verificação e validação do preenchimento das planilhas de coleta;

Compilação dos dados coletados;

Análises com métodos de estatística descritiva: análise de frequência, média, desvio padrão, valores máximos e mínimos e média ponderada.

Parâmetros analisados

• Tipologia Construtiva:

• Número e localização das edificações;

• Idade das edificações e estilo arquitetônico;

• Forma, número de pavimentos e área construída;

• Orientação solar das fachadas;

• Percentual de área envidraçada por fachada e por orientaçãosolar;

• Percentual de área envidraçada por fachada e idade das edificações;



3.4 Consolidação e Análise dos Dados

3.

Mét

odo

• Cores das fachadas e esquadrias;

• Espessura das paredes externas, sistema construtivo e pé-direito;

• Estrutura de cobertura, telhados e forros;

• Material, manobra de abertura e vidros das esquadrias;

• Consumo energético – análises e correlações:

• Consumo médio e área total de construção da edificação;

• Consumo médio e período de construção (idade da edificação);

• Consumo médio e absortância;

• Consumo médio e espessura das paredes externas;

• Consumo médio e área envidraçada total;

• Consumo médio e orientação solar das fachadas principais;

• Consumo médio e área bruta total de fachada exposta;

• Consumo médio e perímetro do pavimento tipo.



4. RESULTADOS

Análise das características das tipologias construtivas

Análise do consumo energético

4.

Res

ulta

dos



4.1 Localização das edificações pré-selecionadas

4.

Res

ulta

dos

Fonte: DIAS, 2005

Edificações tombadas em Florianópolis

(esfera municipal/ estadual/federal/inven-

tário moderno) = 477 edificações

Tipos:

• RESIDENCIAL

• COMERCIO E SERVICOS

• MISTO

• INSTITUCIONAL

• PRAÇA/PARQUE

• ESTACIONAMENTO

• TERRENO BALDIO

• DESOCUPADO

• RUÍNA/DEMOLIDO

69 edificações

pré-selecionadas



4.1 Localizaçãodas edificaçõesselecionadas

4.

Res

ulta

dos

Santa CatarinaFlorianópolis

Centro

Após contato inicial:

• Das 69 edificações pré-selecionadas, 40 foram validadas (58%);



4.1 Edificações selecionadas por subtipo

4.

Res

ulta

dos

Análise das características das

tipologias construtivas:

• 40 edificações

Análise do consumoenergético:

• 28 edificações

4.2 Análises realizadas

CATEGORIA: INSTITUCIONAL

SUB-TIPO Critério Quantidade %

Banco instituições financeiras, públicas ou privadas 1 2,5

Saúde hospitais, maternidades, asilos 2 5Educacional escolas públicas ou privadas 3 7,5Religioso igrejas, templos 4 10Cultural teatros, academias, associações culturais 12 30Órgão Público

autarquias, institutos, fundações 18 45

TOTAL 40 100



4.2 Idade das edificações e estilo arquitetônico

4.

Res

ulta

dos

• Intervalo de 210 anos

• Maior ocorrência: século XX (1901-1950): 55%

• Estilo arquitetônico: Eclético (55%)

0

1

2

3

4

17

53

17

65

17

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30

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18

99

19

05

19

10

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13

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16

19

17

19

22

19

22

19

23

19

24

19

27

19

29

19

33

19

38

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43

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19

55

19

61

19

63

Qu

anti

dad

e d

e e

dif

icaç

õe

s

Ano de Construção

Luso-brasileiro Eclético Neoclássico Art-nouveau Modernista



4.3 Forma e área construída

4.

Res

ulta

dos

• Retangular 45%

• Irregular: 35%

18

14

3 3

1 1

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2

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10

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14

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20

Qu

anti

dad

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e Ed

ific

açõ

es

Forma da edificação 3

9

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10

3

0

2

4

6

8

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12

14

16

Até200m²

De 200 a500m²

De 500 a1500m²

De 1501a 4000m²

Acima4000m²

Qu

anti

dad

e d

e ed

ific

açõ

es

Área construída (m²)

• De 500 a 1500m²: 37,5%

• Entre 1.501 e 4.000 m²: 25%

• Média geral: 1.647,80 m²



4.3 Posição no lote e número de pavimentos

4.

Res

ulta

dos

• 90% são construções isoladas no lote

• 10% possuem afastamento em apenas uma das laterais ou construções em fita

02468

101214161820222426

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13

Qu

anti

dad

e d

e E

dif

icaç

õe

s

Número de Pavimentos

Dois pavimentos:

62,5%



4.4 Número de pavimentos e ano de construção

4.

Res

ulta

dos

• Predominância de edificações com dois pavimentos construídas até meados da década de 50;

• Início da tendência de verticalização das edificações no decorrer desta década.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

XVIII XIX XIX XX XX

1750 - 1800 1801 - 1850 1851 - 1900 1901 -1950 1951 -1970

Pe

rce

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e e

dif

icaç

õe

s

Ano de construção

1 pavimento 2 pavimentos 3 pavimentos 4 a 13 pavimentos



4.3 Orientação solar das fachadas

4.

Res

ulta

dos

Foram levantadas no total 156 fachadas:

• 25,64%: fachadas principais;

• 74,36% são fachadas secundárias.

9

8

7

5

4

3

2 2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

NO O L NE SO SE N S

Qu

anti

dad

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ach

adas

Orientação da fachada principal

1817

16 16

14

12 1211

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

SE S SO N NE L NO O

Qu

anti

dad

e d

e f

ach

adas

Orientação das fachadas secundárias

• Noroeste: 22,5%

• Oeste: 20%

• Sudeste: 15,5%

• Sul: 14,7%



4.4 Percentual de área envidraçada por fachada

4.

Res

ulta

dos

Todas as fachadas

05

101520253035404550556065707580859095

0,0 0,1-10 10,1-20 20,1-30 30,1-40 40,1-50

Qu

anti

dad

e d

e F

ach

adas

Área envidraçada/área de fachada (%)

56,4%

28,8%

5,1%7,1%

0,6% 1,9%

1ª ocorrência

Entre 0,1-10%: 56,4%

2ª ocorrência: Entre 10,1-20%:

28,8%.

O maior valor encontrado foi de 49,6% e o menor foi de 0,2%



4.3 Percentual de área envidraçada por fachada

4.

Res

ulta

dos

Fachadas Principais

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

0,0 0,1-10 10,1-20 20,1-30 30,1-40 40,1-50 50,1-60

Qu

anti

dad

e d

e f

ach

adas

pri

nci

pai

s


52,5%

32,5%

10,0%

2,5% 2,5%

O menor valor observado foi de 1,5% e o maior foi de 49,6%

Entre 0,1-10%: 52,5%

Entre 10,1-20%,: 32,5%.

Comparativo:

Escritórios (1974-2003): 34% percentuais de área envidraçada entre 30,1

e 40% (SANTANA, 2006).

Escritórios (2004 e 2012): 23% área

envidraçada de 40,1 a 50% (TAMANINI JUNIOR,

2013).



4.3 Percentual de área envidraçada e idade

4.

Res

ulta

dos

• Aumento expressivo após meados da década de 50: concreto armado

• Tendência de aumento de vidros nas fachadas continua até hoje

7%

8,4%

13,4%

42%



4.3 Área envidraçada e orientação solar

4.

Res

ulta

dos

Fachadas Principais

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

0,0 0,1-10 10,1-20 20,1-30 30,1-40 40,1-50

Qu

anti

dad

e d

e F

ach

adas


N S L O NE SE NO SO TOTAL

Maiores ocorrências: L e O

na faixa entre 0,1 e 10% área envidraçada



4.5 Cores das fachadas

4.

Res

ulta

dos

• Frequência de ocorrência:

0

1

2

3

4

5

6

Qu

anti

dad

e d

e e

dif

icaç

õe

s

duas cores: 67,75%

uma cor: 32,5%

amarelo e branco: 17,5%

bege e branco: 17,5%



4.5 Cores das fachadas: absortâncias

4.

Res

ulta

dos

0123456789

101112131415

< 15 15,1 - 30 30,1 - 45 45,1 - 60 60,1 - 75 75,1 - 90 90,1 - 100

Qu

anti

dad

e d

e e

dif

icaç

õe

s

Absortância da cor da parede externa - cores principais (%)

12,5%

2,5%

27,5%

35%

20%

2,5%

1ª ocorrência (35%): α entre 45,1 – 60%

2ª ocorrência (27,5%): α entre 30,1 – 45%

α : 13,6% - 85,8%



4.5 Cores das fachadas: absortâncias

4.

Res

ulta

dos

Cor principal mais frequente: amarelo

(27,5%)

Cor secundária maisfrequente: branco

(62%)

Absortâncias médias: branco - 27,4%, amarelo - 42,4%, bege - 44,1%

Branco, amarelo, bege ou combinação: 57,5% das fachadas

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Ab

sort

ânci

a e

Ref

letâ

nci

a (%

)

Absortância Refletância



4.5 Cores das fachadas

4.

Res

ulta

dos

Cor principal mais frequente: amarelo (27,5%)



4.6 Espessura das paredes: sistema estrutural

4.

Res

ulta

dos

77,5%: alvenaria estrutural

15%: estruturas autônomas em concreto armado com vedações em tijolos cerâmicos

7,5%: estruturas mistas (elementos concreto armado, paredes estruturais ou elementos em ferro fundido)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

XVIII e XIX XX XX

1750-1900 1901-1940 1941-1970

Qu

anti

dad

e d

e e

dif

icaç

õe

s

Período de construção

estrutura autônoma em concreto armado

estrutura mista

alvenaria estrutural



4.6 Espessura das paredes: tipo de alvenaria

4.

Res

ulta

dos

15%: alvenaria de pedra

42,5%: alvenaria de tijolos cerâmicos

42,5%: alvenaria mista (tijolos cerâmicos e pedra)

Teatro Grupo Armação(Mendonça et al. 2012)

Antiga Alfândega(IPHAN, 2002)



4.6 Espessura das paredes

4.

Res

ulta

dos

Mín: 25 cm (tijolos cerâmicos) – Máx: 150 cm (pedra)

Maior frequência de ocorrência: entre 30,1 e 50 cm (42,5%)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

até 30 de 30,1 a 50 de 50,1 a 70 de 70,1 a 90 de 90,1 a 110 de 110,1 a 150

Qu

anti

dad

e d

e e

dif

icaç

õe

s

Espessura da parede (cm)

42,5%

35,0%

12,5%

2,5%5,0%

2,5%



4.6 Espessura das paredes e idade

4.

Res

ulta

dos

• Tendência de diminuição das espessuras totais

86,2cm

66,1 cm

42,1 cm

36 cm



4.7 Pé-direito das edificações

4.

Res

ulta

dos

Pé-direito das edificações históricas é maior do que o das edificações construídas atualmente

Edifícios de escritórios (2004-2012): maior ocorrência entre 2,60 e 2,69 m (TAMANINI JUNIOR, 2013)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Até 3,0 3,1 a 4,0 4,1 a 5,0 5,1 a 6,0 6,1 a 7,0 7,1 a 8,0 8,1 a 9,0 9,1 a 10

Qu

anti

dad

e d

e e

dif

icaç

õe

s

Pé-direito médio (m)

55,0%

10,0%

20,0%

10,0%

2,5% 2,5%

1ª ocorrência: entre 3,1 a 4 m (55%)

Menor valor: 2,98m

Maior valor: 9,24 m



4.7 Pé-direito e idade das edificações

4.

Res

ulta

dos

• Tendência na diminuição dos valores de pé-direito ao longo do tempo

• Após 1933: nenhuma edificação possui pé-direito > 4 metros

4,80m

4,46m

3,79m

3,16m



4.8 Estrutura de cobertura, telhados e forros

4.

Res

ulta

dos

97,5%: estrutura em madeira nos telhados

82,1%: telhas cerâmicas

17,9%: telhas de fibrocimento

Coloniais (tipo capa e canal) –séculos XVIII e XIX

Francesas (de Marselha) – inícioséculo XX

Forro de madeira: 77,5%



4.9 Esquadrias: material e abertura

4.

Res

ulta

dos

Material do caixilho

Aço; 4%Alumínio;

7%

Madeira; 89%

Pivotante; 1%Grade fixa; 1%

Maxim-ar; 1%Fixo; 4%

Correr; 5%

Abrir; 8%

Basculante; 9%

Abrir 2 folhas; 22%

Guilhotina; 23%

Abrir 4 folhas (veneziana ou

folha cega); 26%

Manobra de abertura

Portas, portas-janelas e janelas: madeira (89%)



4.10 Esquadrias: vidros

4.

Res

ulta

dos

Cor: Incolor: 96,8%

Vidros coloridos: 3,2%

comum -cristal; 92%

temperado; 1%

fantasia; 3%

vitral; 3% tijolo de vidro; 1%

Espessura: 3mm: 36%

4mm: 64%



4.11 Elementos de proteção solar

4.

Res

ulta

dos

Brises e elementos opacos integrantes das esquadrias, como venezianas e folhas

cegas: 55%

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Nenhum Folha cegainterna

Venezianaexterna

Brise

Qu

anti

dad

e d

e ed

ific

açõ

es

Elementos de proteção solar

45,0%

40,0%

7,5% 7,5%



4.12 Análise do Consumo Energético

4.

Res

ulta

dos

• Amostra: 28 edificações

• Dados de consumo: dezembro/2010 a julho 2013

Cultural25%

Educacional11%

Órgão Público50%

Religioso7%

Saúde7%

Indicador:

Consumo médio(kWh/m².ano)

mín. 13,33 kWh/m².ano

máx. 168,34 kWh/m².ano

Média geral: 63,90kWh/m².ano

Desvio padrão de 36,02 kWh/m².ano



4.12 Consumo Energético

4.

Res

ulta

dos

Indicador de consumo médio por subtipo de edificação (kWh/m².ano)

17,30% menor consumo médio escritórios (COELHO, 2006)

72,82 70,2968,16

46,97

28,14



4.12 Análise do consumo mensal de energia

4.

Res

ulta

dos

• Sistema tipo Split: 64,3% (18 edificações)

• Sistema de janela: 25% (7 edificações)

• Ventiladores ou ventilação natural: 10,7% (3 edificações)

Sistemas de condicionamento

de ar:

89,3%



4.12 Consumo médio mensal (kWh/m².mês)

4.

Res

ulta

dos

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20C

on

sum

o m

éd

io m

en

sal (

kWh

/m².

mê

s)

IC001

IC004

IC005

IC007

IC010

IC012

IC013

Média

Subtipo: Cultural

IC001 IC004 IC012



4.12 Consumo médio mensal (kWh/m².mês)

4.

Res

ulta

dos

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20C

on

sum

o m

éd

io m

en

sal (

kWh

/m².

mê

s) IO001

IO002

IO006

IO007

IO010

IO012

IO013

IO014

IO015

IO017

IO019

IO024

IO025

IO028

Média

Subtipo: Órgão Público

IO019 IO015 IO024



4.13 Análises e Correlações

4.

Res

ulta

dos

Correlação entre consumo e espessura das paredes externas

Correlação entre consumo de energia e absortância da cor das fachadas

Correlação entre consumo de energia e área envidraçada das fachadas

Correlação entre consumo de energia, área total de fachada e perímetro da edificação

Análise do consumo por área construída, estilo arquitetônico e idade

Análise do consumo e orientação solar




4.

Res

ulta

dos

Consumo x Área Construída

y = 6,259x0,302

R² = 0,229

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

0,00 2.000,00 4.000,00 6.000,00 8.000,00 10.000,00 12.000,00

Co

nsu

mo

mé

dio

an

ual

(kW

h/m

².an

o)

Área de construção (m²)




4.

Res

ulta

dos

Consumo x Área Construída

y = 14,543x + 9,9511R² = 0,851

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Até 200m² De 200 a500m²

De 500 a1500m²

De 1501 a4000m²

Acima 4000m²

Co

nsu

mo

mé

dio

(kW

h/m

².an

o)

Qu

anti

dad

e d

e e

dif

icaç

õe

s

Área construída(m²)

Qtd. edificações Consumo de energia Linear (Consumo de energia)




4.

Res

ulta

dos

Consumo x Período de Construção

y = 16,316x + 6,4342R² = 0,7115

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

XVIII XIX XIX XX XX

1750 - 1800 1801 - 1850 1851 - 1900 1901 -1950 1951 -1970

Co

nsu

mo

mé

dio

an

ual

(kW

h/m

².an

o)

Qu

anti

dad

e d

e e

dif

icaç

õe

s

Período de construção

Qtd. edificações Consumo de energia Linear (Consumo de energia)

30,03

16,76

77,47

87,34

65,32




4.

Res

ulta

dos

Consumo x Estilo arquitetônico

Estilo arquitetônicoConsumo médio de

energia (kWh/m².ano)

Quantidade de

edificações%

Luso-brasileiro 21,50 3 10,71

Art-nouveau 31,91 1 3,57

Eclético 68,72 19 67,86

Modernista 77,41 5 17,86

Total 28 100,00

• Tendência de aumento de consumo de energia quanto mais nova é a edificação: idade e estilo arquitetônico.




4.

Res

ulta

dos

Consumo x Espessura paredes externas

y = -0,1109x + 64,082R² = 0,0927

y = -0,1857x + 57,055R² = 0,1897

y = -0,0349x + 46,306R² = 0,0089

R² = 1

R² = 1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Co

nsu

mo

mé

dio

an

ual

(kW

h/m

².an

o0

Espessura média das paredes externas (cm)

Cultural Educacional Órgão Público ReligiosoSaúde Linear (Cultural) Linear (Educacional) Linear (Órgão Público)Linear (Religioso) Linear (Saúde)




4.

Res

ulta

dos

Consumo x Espessura paredes externas

• Tendência de aumento de consumo de energia com a diminuição de espessura

54,81

76,60

51,8847,95

42,37

y = -5,3534x + 70,781R² = 0,4182

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0123456789

1011121314

até 30 de 30,1 a 50 de 50,1 a 60 de 60,1 a 80 de 80,1 a 100

Co

nsu

mo

mé

dio

an

ual

(kW

h/m

².an

o)

Qu

anti

dad

e d

e e

dif

icaç

õe

s

Espessura das paredes externas (cm)

Qtd Consumo (kWh/m².ano) Linear (Consumo (kWh/m².ano))

Variação de 80%




4.

Res

ulta

dos

Consumo x absortância da cor das fachadas

• Coeficiente de determinação desprezível, tendência negativa;

• Elevada espessura das paredes: capacidade térmica possui maior influência nas trocas de calor do que a sua absortância.

y = -32,372x + 79,827R² = 0,0232

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%

Co

nsu

mo

mé

dio

(kW

h/m

².an

o)

Absortância da cor principal da fachada (%)




4.

Res

ulta

dos

Consumo x absortância da cor das fachadas

R² = 0,0048

R² = 0,0011R² = 0,0899

R² = 1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Co

nsu

mo

mé

dio

(kW

h/m

².an

o)

Absortância da cor principal da fachada (%)

Cultural Educacional Órgão Público

Religioso Saúde Linear (Cultural)

Linear (Educacional) Linear (Órgão Público) Linear (Religioso)




4.

Res

ulta

dos

Consumo x área envidraçada das fachadas

• Tendência positiva, coeficiente de determinação baixo

y = 147,43x + 47,564R² = 0,0705

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

Co

nsu

mo

(kW

h/m

².an

o)

Percentual de área envidraçada total (%)




4.

Res

ulta

dos

Consumo x área envidraçada das fachadas

y = 14,551x + 69,136R² = 0,0002

y = 590,03x + 0,2616R² = 0,8352

y = 174,73x + 43,325R² = 0,1824

R² = 1

R² = 1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

Co

nsu

mo

mé

dio

an

ual

(kW

h/m

².an

o)

Percentual de área envidraçada total

Cultural Educacional Órgão Público

Religioso Saúde Linear (Cultural)

Linear (Educacional) Linear (Órgão Público) Linear (Religioso)




4.

Res

ulta

dos

Consumo x orientação solar

43,63 44,1548,91

65,96 67,91 69,5469,83 76,91

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

1

2

3

4

5

6

7

8

SO SE NE N NO S O L

con

sum

o m

éd

io a

nu

al (

kWh

/m².

ano

)

Qu

anti

dad

e d

e e

dif

icaç

õe

s

Orientação da fachada principal

Quantidade de edificações Consumo de energia (kWh/m².ano)

• Variação: 33,28 kWh/m².ano entre maior e menor consumo (76,3%)

• NO e O → orientações mais frequentes




4.

Res

ulta

dos

Consumo x área total de fachada

• Tendência positiva;

• Coeficiente de determinação insatisfatório.

y = 0,0066x + 53,42R² = 0,0779

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000

Co

nsu

mo

mé

dio

an

ual

(kW

h/m

².an

o)

Área bruta total de fachada exposta (m²)




4.

Res

ulta

dos

Consumo x perímetro do pavimento tipo

• Tendência positiva;

• Coeficiente de determinação insatisfatório.

y = 0,1453x + 43,951R² = 0,1744

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 100 200 300 400 500

Co

nsu

mo

mé

dio

an

ual

(kW

h/m

².an

o)

Perímetro da edificação (m)



5. CONCLUSÃO

Conclusões

Limitações do trabalho

Sugestões para trabalhos futuros

5.

Con

clus

ão



5.1 Conclusões

• Características predominantes: edificações construídas entre1901 e 1950, isoladas no lote, 2 pavimentos, orientação solarNO, alvenaria estrutural, espessura das paredes externasentre 30,1 – 50cm, percentual de áreas envidraçadas: 0,1-10%.

• Aumento expressivo no percentual de áreas envidraçadasapós a década de 50: presença de edificações com estruturasautônomas de concreto armado na amostra.

• Baixos percentuais de áreas envidraçadas: fator positivo parao desempenho térmico das edificações históricas, pois reduzconsideravelmente uma fonte de ganhos solares.

5.

Con

clus

ão



5.1 Conclusões• Elevada espessura de paredes: indicador de bom desempenho

da envoltória no aspecto ganho de carga térmica.

• As análises de correlação entre os parâmetros construtivos e oconsumo de eletricidade apresentaram baixo coeficiente dedeterminação e em alguns casos a tendência esperada não foiobservada.

• Os consumos de eletricidade das edificações históricas sofremforte influência da carga instalada em equipamentos deiluminação e sistemas de ar condicionado.

• Diferenças no comportamento térmico das envoltórias dasedificações históricas: há parâmetros que influenciam maissignificativamente o consumo em edificações atuais do que nasedificações históricas.

5.

Con

clus

ão



5.1 Conclusões

• A absortância das paredes (cor) não apresentou influênciasignificativa no consumo indicando que a capacidade térmicadas paredes, diretamente relacionada com a espessura, é ofator que influencia mais significativamente as trocas de calornas edificações históricas.

• Buscou-se evidenciar os parâmetros que apresentam maiortendência a influenciar o desempenho energético, podendoservir de ponto de partida na avaliação de propostas demedidas de conservação de energia e melhoria de eficiênciaenergética em edificações históricas.

5.

Con

clus

ão



5.2 Limitações do trabalho

• Indisponibilidade de plantas e informações que levou àeliminação de edificações da amostra inicialmente selecionada;

• Inexistência de registros de processos de aprovação deprojetos nos arquivos da SUSP;

• Plantas e projetos incompletos com informaçõesdesatualizadas ou insuficientes;

• Tamanho reduzido da amostra, limitando as análises agrupadaspor tipos e subtipos de uso;

• Como não houve avaliação de cargas internas, condições de usoe operação e nem a realização de simulações computacionais,as correlações não apresentam caráter conclusivo e foramrealizadas dentro da disponibilidade de dados obtidos.

5.

Con

clus

ão



5.3 Sugestões para trabalhos futuros

• Levantamento dos sistemas que consomem energia, usosfinais, dados de ocupação e rotinas de uso das edificaçõeshistóricas.

• Estudo de possíveis medidas de conservação de energia ouretrofits em edificações históricas considerando suascaracterísticas originais e conceitos de preservação histórica.

• Levantamento de propriedades térmicas dos materiais, taiscomo condutividade térmica, densidade, calor específico eresistência térmica, dos componentes da envoltória dasedificações históricas para subsidiar simulaçõestermoenergéticas.

• Estudo com simulações termoenergéticas de edificaçõeshistóricas e suas tipologias para conhecer o seucomportamento térmico. 5

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Caracterização do estoque de edificações históricas de uso institucional ou público...

Engineering

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