Análise térmica e energética de edificação residencial unifamiliar em Porto Alegre

Abstract

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma análise térmica e energética de uma edificação residencial unifamiliar em Porto Alegre - RS. A análise contempla o efeito causado pela utilização de brises, telhado verde e, também, pela geração de energia solar fotovoltaica através de um SFCR (Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede). Para a simulação utiliza-se dois softwares: EnergyPlus, que contempla as análises energética e térmica, e o SAM (System Advisor Model), que é utilizado para avaliar a produção de energia a partir dos módulos fotovoltaicos. A análise foca em três dias, sendo o dia mais quente, o dia mais frio e o dia cuja temperatura média se assemelha à temperatura média anual de Porto Alegre. A partir da combinação de diferentes cenários, faz-se um comparativo entre os impactos causados pelas soluções passivas, avaliando-se o consumo energético e o conforto térmico. Para a análise térmica, no método free running mode – apenas ventilação natural – o melhor cenário é aquele que combina a utilização de brise horizontal e telhado verde. Esse cenário produz a menor quantidade de horas de desconforto durante um ano, o equivalente a 34,04%. Além disso, essa mesma combinação de soluções passivas, agora com o uso do sistema de ar condicionado, resulta em um menor consumo total anual, de 5.061 kWh. Porém, em questão de conforto térmico, esse não foi o cenário com a melhor condição. A possibilidade da troca do vidro simples por um de menor SHGC, de 0,311, também é considerada. Essa consideração é importante, haja vista a quantidade expressiva de área de janelas. Por fim, com relação à geração do SFCR, verifica-se que o mesmo consegue suprir todo o consumo da residência.

This work aims to present a thermal and energy analysis of a single-family residential building in Porto Alegre - RS. The analysis contemplates the effect caused by brises, green roofs, and photovoltaic solar energy generation through a PSCG (Photovoltaic System Connected to the Grid). For the simulation, two softwares are used: EnergyPlus, which includes energy and thermal analysis, and SAM (System Advisor Model), which is used to evaluate energy production from photovoltaic modules. The analysis focuses on three days, the hottest day, the coldest day, and the day whose average temperature is similar to the average annual temperature of Porto Alegre. The combination of different scenarios makes a comparison between the impacts caused by passive solutions, evaluating energy consumption and thermal comfort. For the thermal analysis, in the free running mode method – only natural ventilation – the best scenario is the one that combines the use of horizontal brise and a green roof. This scenario produces the least discomfort hours during a year, equivalent to 34.04%. Furthermore, this same combination of passive solutions, now using the air conditioning system, results in a lower total annual consumption of 5,061 kWh. However, in terms of thermal comfort, this was not the scenario with the best condition. The possibility of exchanging the single glass for one with a lower SHGC, of 0.311, is also considered. This consideration is essential, given the expressive amount of window area. Finally, concerning the generation of the SFCR, it appears that it can supply all the consumption of single-family residential building.