Avaliação energética visando certificação de prédio verde

Abstract

Nos últimos anos, as alterações na estrutura do setor elétrico e o aumento do valor das tarifas fizeram com que fossem desenvolvidos programas e projetos visando a conscientização do uso eficiente da energia elétrica. Programas com estas características também estão sendo implantados na construção civil para reduzir o consumo de energia, como é o caso das construções verdes e sustentáveis, conhecidas por green building. Para avaliar as construções foi criado pelo Conselho Norte-Americano de Construção Verde (United States Green Building Council - USGBC) o selo LEED™ (Leadership in Energy and Environmental Design). Este trabalho tem como objetivo avaliar por desempenho termoenergético um edifício residencial, mostrando meios de redução do consumo de energia elétrica com o sistema de condicionamento ambiental e ao mesmo tempo avaliar os níveis de conforto térmico dos usuários do edifício. O prédio escolhido para ser objeto deste estudo busca obter a certificação LEED™ do tipo Core and Shell. Este trabalho aborda o pré-requisito 2, Desempenho Mínimo no Uso da Energia, do aspecto Energy & Atmosphere. Além deste aspecto, é abordado também o crédito 7, Conforto Térmico, do Indoor Environmental Quality para avaliar os níveis de conforto térmico proporcionado aos usuários. Para verificar se a edificação em estudo está atendendo estes itens da certificação foi escolhida das três possíveis opções de análises fornecidas pela certificação a opção 1 - Simulação Energética Total da Edificação. O objetivo é demonstrar um aumento no desempenho da edificação proposta comparada com a edificação baseline definida conforme a ASHRAE [2007], usando o Building Performance Rating Method no Apêndice G da Standard. Para a realização da análise foram simulados dois edifícios, o baseline, que atende a norma ASHRAE [2007] e os propostos nos quais são simulados o prédio conforme o projeto arquitetônico e especificações do arquiteto e também são simuladas as alterações necessárias para que o prédio atenda as exigências do LEED™. Com base nos resultados obtidos com as simulações será analisado o consumo de energia elétrica para as cargas regulares estabelecidas no projeto do edifício e comparado com o edifício baseline. As análises de desempenho energético foram realizadas através de simulações computacionais, feitas com o auxílio do programa EnergyPlus, versão 3.1. As simulações da edificação são realizadas com quatro dias de projeto definidos pela ASHRAE [2005a] e com o arquivo climático anual de Porto Alegre. Os ambientes da edificação foram declarados no programa por meio de 129 zonas térmicas, sendo que todas elas são atendidas por sistema de ar-condicionado. O sistema de condicionamento ambiental utilizado é modelo mini-split de expansão direta e compressor rotativo, devido ao fato deste ter sido o tipo de sistema indicado no projeto elaborado para o prédio. No final são apresentados os resultados obtidos com as simulações realizadas possibilitando a verificação do comportamento energético de alguns dos parâmetros construtivos, como diferentes tipos de vidros, proteções internas e externas das esquadrias, proteções entre os vidros e revestimentos internos. A partir dos resultados obtidos, pode-se observar que o consumo energético do edifício foi reduzido significativamente além de existir uma melhorar o conforto térmico proporcionado aos ocupantes. Para o melhor caso apresentado neste trabalho a redução do consumo de energia elétrica total da edificação chegou a 11,58% quando comparado com o edifício baseline e as horas não confortáveis totais anuais para todos os ambientes analisados não ultrapassaram 300 horas. Com esses resultados o prédio em estudo atende o pré-requisito e o crédito avaliados da certificação LEED™.

Structural changes in the electric utilities sector and the increase in electricity rates in the last few years led to the development of programs and projects aimed at establishing a new awareness for the efficient use of electric power. Programs bearing such features have also been deployed in civil construction in order to reduce energy consumption, as in the case of green and sustainable constructions, better known as green building. The brand LEED™ (Leadership in Energy and Environmental Design) was created by the United States Green Building Council (USGBC) in order to evaluate whether such construction buildings were actually built and stand in environmentally correct operation. This research is aimed at assessing a residential building by using thermal-energetic performance, presenting means to reduce electric power consumption within the environment conditioning system and, at the same time, evaluate the levels of thermal comfort provided to the users of the building. The building chosen to be the object of this study is TRYing to obtain the Core and Shell type of the LEED™ certification. The approach of the present work comprises the pre-requisite 2, Minimum Performance in Power Use of the Energy & Atmosphere aspect. In addition, the credit 7, Thermal Comfort aspect of Indoor Environmental Quality is also included to evaluate the levels of thermal comfort granted to the users. In order to verify whether the building under study has met such certification items, the option 1 - Energetic Simulation of Total Building was chosen among the three possible analytical options supplied by the certification. The objective is to demonstrate an increase in the performance of the proposed building in comparison to the baseline building as defined by ASHRAE [2007], using the Building Performance Rating Method in Appendix G of Standard. Two buildings were simulated for the development of the analysis: the baseline building, where the ASHRAE [2007] standard is attained and the Proposed, where the building is simulated according to the architectural project and the specifications made by the architect, and the changes required for the building to fulfill the LEED™ requirements are also simulated. Therefore, based upon the simulations, the consumption of electric power for the regular charges established by the project regarding the building under study is going to be analyzed in comparison to the baseline building. The power performance analyses were accomplished through computer simulations carried out with the help of the EnergyPlus program, version 3.1. The building simulations were performed with four project days defined by ASHRAE [2005a] and the annual climatic file from the city of Porto Alegre, Brazil. The environments of the building were declared in the program by means of 129 thermal zones, all of which serviced by an air-conditioning system. The environmental conditioning system in use is the mini-split model with direct expansion and a rotating compressor owing to the fact that this type of system was indicated by the project designed for the building. The results obtained by each simulation were eventually presented, making it possible to verify that by changing of energetic behavior of a few building parameters, such as different types of glass, internal as well as external frame protections, protection in-between the glasses, and internal linings and coatings. From the results obtained, one is able to notice that the power consumption in the building was significantly reduced and improvements in the thermal comfort for the users were observed. For the best case presented in this work, the total reduction in power consumption in the building reached 11.58% when compared with the baseline building, and the total noncomfortable yearly hours for all the environments under analysis did not surpass 300 hours. As these results demonstrate, the building under study satisfies the pre-requisite and the credit as evaluated by the LEED™ certification.