a1 introducao conceitos 2014 1

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ARQ5658 – Eficiência Energética e Sustentabilidade em Edificações
Prof. Fernando Simon Westphal
fernandosw@arq.ufsc.br
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: Definição
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”
Sustentabilidade: Definição
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
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
11.0
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
1970
1972
1974
1976
1978
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
Taxa de crescimento em relação a 1970
Consumo de energia elétrica
PIB
Ano
Fonte: MME, Balanço Energético Nacional 2007
Evolução do consumo de energia
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
Taxa de crescimento em relação a 1980
Ano
Fonte: International Monetary Fund, World Economic Outlook Database, October 2007
Brasil
Alemanha
Canadá
Estados Unidos
Japão
Alemanha
Brasil
EUA
Evolução do PIB
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
Taxa de crescimento em relação a 1980
Ano
Fonte: International Monetary Fund, World Economic Outlook Database, October 2007
Brasil
Alemanha
Canadá
Estados Unidos
Japão
Brasil
Alemanha
EUA
Elasticidade do PIB / Consumo
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
Taxa de crescimento (ano base: 1980)
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%
0.0%
0.0%
0.4%
0.8%
1.2%
3.4%
3.9%
4.2%
6.7%
9.9%
10.3
%
0.0%
5.0%
10.0%
15.0%
20.0%
25.0%
30.0%
35.0%
40.0%
Ilum. Externa Aquecimento
Torres resfriamento
UPS
Bombas - água e esgoto Ventilação - ar exterior Elevadores/escadas
Fan-coils Exaustão sanitários Bombas (CAG)
Chillers Ilum. Interna Equip. Escritório
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.
Cada produto, uma aplicação
Cada produto, uma aplicação
ARQUITETURA CORPORATIVA NO BRASIL
LEED-GOLD
Ventura Corporate Towers Rio de Janeiro
Tishman Speyers 170 000 m²
Ventura Corporate Towers Rio de Janeiro
Tishman Speyers 170 000 m²
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
ECO-Berrini São Paulo Prospéritas 92 000 m²
LEED-GOLD
ECO-Berrini São Paulo Prospéritas 92 000 m²
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
40
35
30
25
20
15
10
5
0
jan
fev
mar
abr
maio
jun
jul
ago
set
out
nov
dez
TBS externa (°C)
Hora
Temperatura Externa - São Paulo - Congonhas
Clima de São Paulo: Temperatura do Ar
13%
27%
30%
21%
8%
5%
0%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
< 16
>28
Freqüência de ocorrência
16--|20	20--|24	24--|28
Faixa de Temperatura (°C)
Apenas em horário comercial, das 8h às 20h
Clima de São Paulo: Umidade Relativa
Apenas em horário comercial, das 8h às 20h
15%
15%
19%
20%
21%
10%
0%
10%
20%
50%
40%
30%
< 50%
50-60%
80-90%
> 90%
Frequência
60-70%	70-80%
Faixa de UR
São Paulo
Clima de São Paulo: Umidade Relativa
Apenas em horário comercial, das 8h às 20h
Apenas 13 % das horas do período comercial registram temperatura abaixo de 25oC e umidade relativa abaixo de 60%
Clima de São Paulo: Umidade Relativa
Apenas em horário comercial, das 8h às 20h
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%
ESTUDOS DE CASO
SIMULAÇÃO COMPUTACIONALVariáveis 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 deopçõessimuladas
Tipodevidro
11opções
Usodespandrelglass
2opções
Percentual deaberturanafachada
3opções
Tipodeparede
2opções
Total
132casossimulados
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)
8.0%
6.0%
4.0%
2.0%
0.0%
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
106
109
112
115
118
121
124
127
130
Economia em relação ao baseline
Caso simulado
Menor
eco1n0.o0%mia: 5,3%
Maior
Economia:
10,8%
Economia em relação ao baseline: 132 casos
Análise de sensibilidade (Torre Alta)
Spandrel glass
Vidro
WWR
Parede
-3.0
-4.0
-2.0
-1.0
1.0
0.0
Variação de pontos percentuais sobre a
economia total
Influência média na economia total de energia
Análise de sensibilidade (Torre Alta)
Spandrel glass
Vidro
WWR
Parede
-3.0
-4.0
-1.0
1.0
0.0
Variação de pontos percentuais sobre a
economia total
Maior influênc-i2a.0
Influência média na economia total de energia
Análise de sensibilidade (Torre Alta)
Spandrel glass
Vidro
WWR
Parede
-3.0
-4.0
-2.0
1.0
0.0
sobre a
Variação de pontos p
econom
s
i
a
u
t l n a
c o	-1.0
e t
r t
e a
i
Maior interrelação
com outros parâmetros
Influência média na economia total de energia
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%
2.0%
0.0%
4.0%
6.0%
8.0%
10.0%
12.0%
Todos
Vidros
Spandrel
WWR
Economia em relação ao baseline
Média Mínimo Máximo
Faixa de “incerteza” ou “interferência” diminui com a definição de 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%
2.0%
0.0%
4.0%
6.0%
8.0%
10.0%
12.0%
Todos
Vidros
Spandrel
WWR
Economia em relação ao baseline
Média Mínimo Máximo
Seleção de 4 vidros
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%
2.0%
0.0%
4.0%
6.0%
8.0%
10.0%
12.0%
Todos
Vidros
Spandrel
WWR
Economia em relação ao baseline
Média Mínimo Máximo
Modelos com spandrel glass
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%
2.0%
0.0%
4.0%
6.0%
8.0%
10.0%
12.0%
Todos
Vidros
Spandrel
WWR
Economia em relação ao baseline
Média Mínimo Máximo
Modelos com WWR de projeto
Refinamento progressivo (Torre Alta)
Resultado atual
Proposta de fachadas, com as 4 opções de vidro:
8.2%
7.1%
9.5%
8.4%
9.9%
6.0%
4.0%
2.0%
0.0%
8.0%
10.0%
12.0%
S32 + SKN	S32 + M22	AG43 + SKN	AG43 + M22	AG43 + SKN +
isolante
Economia em relação ao baseline
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