ARQ5658 Eficiência Energética e Sustentabilidade em Edificações. Prof. Fernando Simon Westphal

Transcrição

1 ARQ5658 Eficiência Energética e Sustentabilidade em Edificações Prof. Fernando Simon Westphal fernandosw@arq.ufsc.br

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4 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

5 Modelo sustentável? Pegada ecológica De quantos planetas precisamos? 1961 _ 63% 1975 _ 97% 1980 _ 101% 2005 _ 145% 2011 _ 170% 2030 _ 300%

6 Sustentabilidade: Definição Triple bottom line Economicamente viável sustentabilidade 3 P : Profit People Planet Ambientalmente correto Socialmente justo

7 Sustentabilidade: Definição 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 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.

8 Sustentabilidade: Definição Bom senso

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

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

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15 Eficiência energética

16 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

17 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

18 Consumo de energia no Brasil

19 Uso da energia no Brasil

20 Uso de energia no Brasil

21 Geração de energia elétrica no Brasil

22 Consumo de energia no Brasil Emissões de CO2 equivalentes:

23 Oferta interna de energia

24 Evolução do PIB e consumo no Brasil 11.0 Taxa de crescimento em relação a Consumo de energia elétrica PIB Ano Fonte: MME, Balanço Energético Nacional 2007

25 Evolução do consumo de energia 2.5 Brasil Taxa de crescimento em relação a EUA Alemanha Brasil Alemanha Canadá Estados Unidos Japão Ano Fonte: International Monetary Fund, World Economic Outlook Database, October 2007

26 Evolução do PIB 5.0 EUA Taxa de crescimento em relação a Alemanha Brasil Brasil Alemanha Canadá Estados Unidos Japão Ano Fonte: International Monetary Fund, World Economic Outlook Database, October 2007

27 Elasticidade do PIB / Consumo Taxa de crescimento (ano base: 1980) EUA Brasil Alemanha Brasil Alemanha Canadá Estados Unidos Japão Ano

28 Oferta interna X PIB

29 Eficiência energética Produzir o mesmo resultado, com menor consumo de energia

30 Consumo de energia elétrica no Brasil Outros 8% Residencial 22% Influência da arquitetura Industrial 47% Comercial 14% Público 9%

31 Uso final de energia: prédios de escritórios Edifícios com sistemas de alta eficiência São Paulo Rio de Janeiro Equip. Escrit. 33% Outros AC Outros 16% AC 26% 13% 37% Equip. Escrit. 29% Ilumin. 25% Ilumin. 25%

32 Uso final de energia: prédios de escritórios Ilum. Externa 0.0% Aquecimento 0.0% Torres resfriamento 0.4% UPS 0.8% Bombas - água e esgoto 1.2% Ventilação - ar exterior 3.4% Elevadores/escadas 3.9% Fan-coils 4.2% Exaustão sanitários 6.7% Bombas (CAG) 9.9% Chillers 10.3% Ilum. Interna 24.5% Equip. Escritório 34.8% 0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 20.0% 25.0% 30.0% 35.0% 40.0%

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37 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 , 2007.

38 Tire o planeta do vermelho Fonte: Extra 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% Por que a iluminação natural é importante? Fonte: AEC Web 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.

39 Cada produto, uma aplicação

40 Cada produto, uma aplicação

41 ARQUITETURA CORPORATIVA NO BRASIL

42 Ventura Corporate Towers Rio de Janeiro Tishman Speyers m² LEED-GOLD

43 Ventura Corporate Towers Rio de Janeiro Tishman Speyers m²

44 Ventura Corporate Towers Rio de Janeiro Tishman Speyers m²

45 Eldorado BusinessTower São Paulo Gafisa & São Carlos m² LEED-PLATINUM

46 ECO-Berrini São Paulo Prospéritas m² LEED-GOLD

47 ECO-Berrini São Paulo Prospéritas m² LEED-GOLD

48 ECO-Berrini São Paulo Prospéritas m²

49 Edifício Jatobá São Paulo Engeform / Bratke & Collet m² LEED-GOLD

50 Arquitetura corporativa no Brasil 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

51 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

52 USO FINAL DE ENERGIA

53 CLIMA E ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA

54 Temperatura do ar: São Paulo 40 Temperatura Externa - São Paulo - Congonhas TBS externa ( C) jan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dez Hora

55 Clima de São Paulo: Temperatura do Ar 35% Freqüência de ocorrência 30% 25% 20% 15% 10% 5% 13% 27% 30% 21% 8% 0% < >28 Faixa de Temperatura ( C) Apenas em horário comercial, das 8h às 20h

56 Clima de São Paulo: Umidade Relativa 50% São Paulo 40% Frequência 30% 20% 10% 15% 15% 19% 20% 21% 10% 0% < 50% 50-60% 60-70% 70-80% 80-90% > 90% Faixa de UR Apenas em horário comercial, das 8h às 20h

57 Clima de São Paulo: Umidade Relativa Apenas 13 % das horas do período comercial registram temperatura abaixo de 25 o C e umidade relativa abaixo de 60% Apenas em horário comercial, das 8h às 20h

58 Clima de São Paulo: Umidade Relativa Apenas 13 % das horas do período comercial registram temperatura abaixo de 25 o C e umidade relativa abaixo de 60% Apenas 1 % das horas do período comercial registram temperatura abaixo de 18 o C e umidade relativa abaixo de 60% Apenas em horário comercial, das 8h às 20h

59 ESTUDOS DE CASO SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

60 Simulação Computacional Integrada Arquitetura: -Cobertura -Paredes -Janelas -Piso Sistema de condicionamento de ar Variáveis ambientais: -Temperatura -Umidade -Radiação Solar -Ventos Variáveis internas: -Ocupação -Iluminação -Equipamentos -Padrões de uso

61 Morumbi Corporate (Henri Dunant) São Paulo Multiplan Estudo de Caso m² de área m² de fachada

62 Morumbi Corporate São Paulo Multiplan

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68 Modelo geométrico

69 Modelo geométrico Torre Alta Torre Baixa

70 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 Especificações de vidros 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, ,639 0,29 0,51 1, ,849 0,31 0,37 1,22

71 Resultados economia anual (Torre Alta) Economia em relação ao baseline: 132 casos 12.0% 10.0% economia: 5,3% Economia em relação ao baseline 8.0% 6.0% 4.0% 2.0% 0.0% Menor Maior Economia: 10,8% Caso simulado

72 Análise de sensibilidade (Torre Alta) Influência média na economia total de energia 1.0 Variação de pontos percentuais sobre a economia total Spandrel glass Vidro WWR Parede -4.0

73 Análise de sensibilidade (Torre Alta) Influência média na economia total de energia 1.0 Variação de pontos percentuais sobre a economia total Maior -2.0 influência -3.0 Spandrel glass Vidro WWR Parede -4.0

74 Análise de sensibilidade (Torre Alta) Influência média na economia total de energia 1.0 Variação de pontos percentuais sobre a economia total 0.0 Maior interrelação com outros -1.0 parâmetros Spandrel glass Vidro WWR Parede -4.0

75 Refinamento progressivo (Torre Alta) Faixa de incerteza ou interferência diminui com a definição de parâmetros 12.0% 10.8% 10.8% Economia em relação ao baseline 10.0% 8.0% 6.0% 4.0% 2.0% 8.6% 5.3% 9.6% 9.1% 8.4% 8.7% 8.0% 7.0% 7.0% 7.0% Média Mínimo Máximo 0.0% Todos Vidros Spandrel WWR

76 Refinamento progressivo (Torre Alta) Seleção de 4 vidros 12.0% 10.8% 10.8% Economia em relação ao baseline 10.0% 8.0% 6.0% 4.0% 2.0% 8.6% 5.3% 9.6% 9.1% 8.4% 8.7% 8.0% 7.0% 7.0% 7.0% Média Mínimo Máximo 0.0% Todos Vidros Spandrel WWR

77 Refinamento progressivo (Torre Alta) Modelos com spandrel glass 12.0% 10.8% 10.8% Economia em relação ao baseline 10.0% 8.0% 6.0% 4.0% 2.0% 8.6% 5.3% 9.6% 9.1% 8.4% 8.7% 8.0% 7.0% 7.0% 7.0% Média Mínimo Máximo 0.0% Todos Vidros Spandrel WWR

78 Refinamento progressivo (Torre Alta) Modelos com WWR de projeto 12.0% 10.8% 10.8% Economia em relação ao baseline 10.0% 8.0% 6.0% 4.0% 2.0% 8.6% 5.3% 9.6% 9.1% 8.4% 8.7% 8.0% 7.0% 7.0% 7.0% Média Mínimo Máximo 0.0% Todos Vidros Spandrel WWR

79 Refinamento progressivo (Torre Alta) Resultado atual Proposta de fachadas, com as 4 opções de vidro: 12.0% Economia em relação ao baseline 10.0% 8.0% 6.0% 4.0% 2.0% 8.2% 7.1% 9.5% 8.4% 9.9% 0.0% S32 Fachada + SKN1 S32 Fachada + M22 2 AG43 Fachada + SKN 3 AG43 Fachada + M22 4 AG43 Fachada + SKN 3 + isolante + Isolamento térmico

80 Torre Alta Vidro transparente azul + Vidro branco Vidro reflexivo prata

81 Torre Baixa Vidro reflexivo prata Vidro transparente azul + Vidro branco