Análise Térmica de Edificação com BIM

•

ESTÁCIO

Allan Moura

14/09/2018

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Engenharia

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ANÁLISE E MODELAGEM DO
DESEMPENHO TÉRMICO DE
EDIFICAÇÃO, COM ESTUDO DE CASO
COM ATENDIMENTO DE REQUISITOS
NORMATIVOS DO BRASIL E PORTUGAL

Marcus Vinicius Arruda Plaisant Mariz Filho

Projeto de Graduação apresentado ao curso
de Engenharia Civil da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro,
como parte dos requisitos necessários à
obtenção do título de Engenheiro.

Orientador: Assed Naked Haddad

Rio de Janeiro
Março de 2018
i

ANÁLISE E MODELAGEM DO
DESEMPENHO TÉRMICO DE
EDIFICAÇÃO, COM ESTUDO DE CASO
COM ATENDIMENTO DE REQUISITOS
NORMATIVOS DO BRASIL E PORTUGAL

Marcus Vinicius Arruda Plaisant Mariz Filho

Orientador: Assed Naked Haddad

Rio de Janeiro
Março de 2018
ii

ANÁLISE E MODELAGEM DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÃO,
COM ESTUDO DE CASO COM ATENDIMENTO DE REQUISITOS
NORMATIVOS DO BRASIL E PORTUGAL

Marcus Vinicius Arruda Plaisant Mariz Filho

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE
ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.

Examinado por:

_________________________________
Prof. Assed N. Haddad, D.Sc.,
Orientador

_________________________________

Prof. Eduardo L. Qualharini, D. Sc.

_________________________________
Prof. João Carlos G. Lanzinha, D.Sc.

_________________________________
Prof.

iii

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

Mariz Filho, Marcus Vincius Arruda Plaisant
Análise e Modelagem do Desempenho Térmico de Edificação,
com Estudo de Caso com Atendimento de Requisitos Normativos do
Brasil e Portugal/ Marcus Vinicius Arruda Plaisant Mariz Filho. – Rio
de Janeiro: UFRJ/
Escola Politécnica,2018.
xiii, 77 p.: 29,7 cm.
Orientador: Assed Naked Haddad
Projeto de Graduação – UFRJ / Escola Politécnica /
Curso de Engenharia Civil, 2018.
Referências Bibliográficas: p. 55-58
1. Introdução 2. BIM ( Building Information Modeling)
3. Desempenho Térmico em Edificações 4. Estudo de Caso 5.
Considerações Finais
I. Naked Haddad, Assed; II. Universidade Federal do Rio
de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III.
Título

Dedico este trabalho aos meu pais Marcus e Elizabeth.

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, Elizabeth e Marcus por todo amor e carinho desde o meu primeiro
minuto de vida. Não existem palavras para agradecer todo o esforço que vocês
desempenharam para sempre me proporcionar o melhor que o mundo tem a oferecer.
Vocês são os melhores pais que eu poderia desejar.
A minha namorada Manoela, por ser minha inspiração em busca de ser sempre o
melhor em tudo o que faço. Obrigado por estar sempre ao me lado e sempre acreditar em
mim. Eu sou apaixonado por você.
A todas as amizades que cultivo por todos esses anos, desde o Colégio Santo
Agostinho, Ciclo Básico e Civil. Foi um imenso prazer conhecê-los e espero que essa
amizade permaneça por muitos e muitos anos.
Ao Professor Qualharini e a todos do Núcleo de Pesquisa em Planejamento e Gestão
por me receberem de forma calorosa desde o início. Muito obrigado por todas as
oportunidades de crescimento pessoal e profissional, vocês são uma equipe incrível.
Ao meu orientador Assed, a quem admiro pela incrível jornada acadêmica e os
conhecimento quase inesgotáveis em engenharia. Foi uma experiência única ser monitor
da sua disciplina e aprender o que é de fato ser um engenheiro.

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica - UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.

ANÁLISE E MODELAGEM DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÃO,
COM ESTUDO DE CASO COM ATENDIMENTO DE REQUISITOS
NORMATIVOS DO BRASIL E PORTUGAL

Marcus Vinicius Arruda Plaisant Mariz Filho

Março de 2018

Orientador: Assed Naked Haddad
Curso: Engenharia Civil

Este trabalha abordará o tema do desempenho térmico de edificações, como principal
objetivo realizar uma análise térmica de um edifício existente através do uso de softwares
com aplicação da metodologia BIM (Building Modeling Information). Desta forma, serão
simuladas análises térmicas da edificação, respeitando os requisitos normativos da NBR
15.575/2013 - Norma de Desempenho e a Certificação Energética adotada em Portugal.
De forma a estudar os conceitos apresentados, serão analisadas as consequencias obtidas
pela simulação energética, interpretando os principais parâmetros que influenciaram os
resultados obtidos.

Palavras-chave: BIM, Construção civil , Building Modeling Information, Desempenho Térmico,
Análise Térmica.

vii

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Engineer.

ANALYSIS AND MODELING OF THE THERMAL PERFORMANCE OF
BUILDING, CASE STUDY WITH NORMATIVE REQUIREMENTS OF
BRAZIL AND PORTUGAL.

Marcus Vinicius Arruda Plaisant Mariz Filho

March/2018

Advisor: Assed N. Haddad
Course: Civil Engineering

This work will address the theme of the thermal performance of buildings, as main
objective to perform a thermal analysis of an existing building through the use of software
with application of the BIM (Building Information Modeling) methodology. It will be
simulated a thermal analyze of an existing building, respecting the regulatory
requirements of the NBR 15.575/2013 – Brazilian Standard of Performance and the
Energy Certification adopted in Portugal. In order to study the concepts presented, will
be analyzed the consequences obtained by the simulation efficiency, interpreting the main
parameters that influenced the results obtained.

Keywords: BIM, Civil Construction, Building Modeling Information, Thermal performance,
Thermal Analysis.

viii

SUMÁRIO

1. Introdução ............................................................................................................................. 1
1.1. Motivação do Estudo .................................................................................................... 1
1.2. Objetivo ......................................................................................................................... 1
1.3. Abordagem e Metodologia ........................................................................................... 2
1.4. Estrutura da Monografia ............................................................................................... 2
2. BIM (Building Information Modeling) ................................................................................... 4
2.1. O Conceito de Modelagem BIM .................................................................................... 4
2.2. O Histórico da ModelagemBIM .................................................................................... 7
2.3. Vantagens da Metodologia BIM .................................................................................... 8
2.4. Principais Ferramentas Auxiliares ................................................................................. 9
2.4.1. A Utilização do Software Revit ............................................................................ 10
3. DESEMPENHO TÉRMICO EM EDIFICAÇÕES ......................................................................... 11
3.1. Introdução ................................................................................................................... 11
3.2. Eficiência Energética ................................................................................................... 12
3.3. Norma NBR 15.575/13: A Norma de Desempenho Brasileira .................................... 14
3.3.1. Aplicabilidade da Norma de Desempenho .......................................................... 14
3.3.2. Origem da NBR 15.575/13 .................................................................................. 15
3.2.3 Desempenho Térmico ......................................................................................... 19
3.2.4 Desempenho Térmico das Vedações Verticais ................................................... 22
3.2.5 Desempenho Térmico das Coberturas ................................................................ 24
3.3 Certificação Energética – Norma de Portugal ............................................................. 25
3.3.1 Pilares Normativos .............................................................................................. 25
3.3.2 Processo de Certificação ..................................................................................... 28
3.3.3 Desempenho das Vedações e Cobertura ............................................................ 30
3.4 Software Energy Plus ................................................................................................... 31
ix

3.4.1 Simulação Energética no REVIT ........................................................................... 33
4. ESTUDO DE CASO ................................................................................................................ 35
4.1 Localização e Caracterísiticas do Edifício .................................................................... 35
4.2 Modelo para Análise Energética ................................................................................. 37
4.3 Simulação .................................................................................................................... 40
4.3.1 Simulação Básica ................................................................................................. 41
4.3.2 Simulação NBR 15.575 ........................................................................................ 43
4.3.3 Simulação da Certificação Portuguesa ................................................................ 46
4.3.4 Resultado das Simulações Iniciais ....................................................................... 48
4.4 Projetos de Otimização do Desempenho Energético ................................................. 49
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................................... 53
5.1 Conclusões................................................................................................................... 53
5.2 Limitações observadas ................................................................................................ 53
REFERÊNCIAS ............................................................................................................................... 55
APÊNDICE A ................................................................................................................................. 59
APÊNDICE B ................................................................................................................................. 65
APÊNDICE C ................................................................................................................................. 67
APÊNDICE D ................................................................................................................................. 69
APÊNDICE E ................................................................................................................................. 71
APÊNDICE F .................................................................................................................................. 73
APÊNDICE G ................................................................................................................................. 75
APÊNDICE H ................................................................................................................................. 77

Lista de Figuras

FIGURA 1: Fluxo de Trabalho em Projetos de Construção............................................06
FIGURA 2: Gráfico do Esforço e Efeito no Ciclo de Vida de um Projeto. ......................09
FIGURA 3: Interface do REVIT 2017............................................................................10
FIGURA 4: Gráfico do esforço e efeito no ciclo de vida de um projeto..........................13
FIGURA 5: Cronologia da Norma de Desempenho........................................................18
FIGURA 6: Estruturação da Norma de Desempenho em capítulos................................18
FIGURA 7: Distribuição das Zonas Bioclimáticas no Território Brasileiro...................19
FIGURA 8: Legislação Portuguesa sobre Eficiência Energética.....................................25
FIGURA 9: Modelo do Certificado Energético e da Qualidade do Ar Interior................29
FIGURA 10: Logo do Software EnergyPlus...................................................................31
FIGURA 11: Linha do Tempo de atualizações do REVIT..............................................34
FIGURA 12: Localização do Edifício Universitário.......................................................35
FIGURA 13: Foto do Centro de Tecnologia (1960 x 2018)............................................36
FIGURA 14: Modelagem de uma parede no REVIT 2017.............................................38
FIGURA 15: Ambas Vistas em Perspectiva da Fachada do Edifício Universitário,
Modelado no Software REVIT 2017................................................................................39
FIGURA 16: Posicionamento das Coordenadas Geográficas no REVIT 2017..............39
FIGURA 17: Simulação do Caminho Solar e Sombreamento da Edificação (dia
28/01/2018 as 10:00)........................................................................................................40
xi

FIGURA 18: Caracterização da Parede Externa em Alvenaria e Pintura / Caracterização
do Telhado de Fibrocimento.............................................................................................41
FIGURA 19: Menu Analyze do REVIT 2017.................................................................42
FIGURA 20: Resultados da Análise Térmica Modelo Simples.......................................43
FIGURA 21: Caracterização da Vedação Externa Segundo NBR
15.575..............................................................................................................................44
FIGURA 22: Caracterização da Cobertura Segundo NBR 15.575..................................45
FIGURA 23: Resultados da Análise Térmica segundo NBR 15.575.............................46
FIGURA 24: Caracterização das Paredes em Alvenaria Segundo a Certificação de
Portugal............................................................................................................................46FIGURA 25: Caracterização da Cobertura Segundo a Certificação de Portugal...........47
FIGURA 26: Resultados da Análise Térmica Segundo a Certificação Energética de
Portugal............................................................................................................................47
FIGURA 27: Mudança de Material da Cobertura da Edificação.....................................47
FIGURA 28: Resultados da Simulação com o Novo Material da Cobertura...................50
FIGURA 29: Nova Modelagem do Bloco D com Substituição do Telhado
Original............................................................................................................................50
FIGURA 30: Resultados da Simulação com Modificação Estrutural do Telhado..........51
FIGURA 31: Resultados da Simulação com Modificação Estrutural do Telhado e com
Cobertura em Telha Cerâmica..........................................................................................51

xii

Lista de Tabelas

TABELA 1: Adaptação dos Critérios da ISO 6241:1984...................................................16
TABELA 2: Critério de Temperatura Máxima do Ambiente Interno de Acordo com a Zona
Bioclimática....................................................................................................................21
TABELA 3: Critério de Temperatura Mínima do Ambiente Interno de Acordo com a Zona
Bioclimática....................................................................................................................22
TABELA 4: Critério de Transmitância Térmica para Vedações Externas de Acordo com a
Zona Bioclimática............................................................................................................22
TABELA 5: Absortância () para radiação solar e emissividade ()..................................23
TABELA 6: Critério de Capacidade Térmica de Paredes Externas em Edificações de
Acordo com a Zona Bioclimática.....................................................................................24
TABELA 7: Critério de Transmitância Térmica para Coberturas de Acordo com a Zona
Bioclimática....................................................................................................................24
TABELA 8: Disciplinas Abordadas no Cálculo do EPC.....................................................30
TABELA 9: Valores de Transmitância Térmica Adotados pela Certificação Energética..31
TABELA 10: Características do Bloco D............................................................................37
TABELA 11: Resumo dos Resultados das Análises Térmicas...........................................46
TABELA 12: Resumo dos Resultados das Análises Térmicas............................................52

xiii

Lista de Siglas

ADENE - Agência Nacional de Energia
BDS – Building Description System
BIM – Building Information Modeling
CAD – Computer Aided Design
CT - Capacidade Térmica
EPC – Energy Performance Certificate
EPE – Empresa de Pesquisa Energética
GBS – Green Building Studio
HVAC - Heating, ventilation, and air conditioning
ISO – International Standart Organization
RCCTE – Regulamento das Características do Comportamento Térmco dos Edifícios
RECS – Regulamento do Desempenho Energético dos Edifícios de Comércio e
Serviços
REH – Regulamento do Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação
RSECE – Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios
SCE – Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar interiror nos
Edifícios
U - Transmitância Térmica
1

1. Introdução

1.1. Motivação do Estudo
O estabelecimento de exigências funcionais para os edifícios e suas partes advém
assim da premissa óbvia de que os edifícios, sendo indispensáveis à vida e à atividade do
homem, devem possuir características que correspondem e satisfaçam as necessidades
humanas (GOMES, RUY J., 1982).
Baseado nesta premissa, esta obra se propõe a criar parâmetros entre as normas de
desempenho térmico em uma edificação real. Será trabalhado exclusivamente o caso na
norma NBR 15.575/13 e a legislação portuguesa.
Tal comparação será feita através da metodologia de modetagem BIM. Seu
surgimento revolucionário permitiu parametrizar elementos de projeto, possibilitando a
compatibilização das diversas áreas da construção civil, tais como: estruturas, instalções
prediais e arquitetura.
A principal motivação deste estudo é através da aplicabidade prática deste projeto ter
um melhor conhecimento da resposta térmica da edificação e seus materiais, a fim de
provar a possibilidade de gerar uma economia significativa de consumo energético,
proporcionando uma hipótese de desenvolvimento sustentável da construção civil.
1.2. Objetivo
No presente trabalho, busca-se traçar uma análise comparativa de um edifício real
entre a avaliação de desempenho térmico de uma edificação utilizando padrões nacionais,
através da norma de desempenho brasileira (NBR 15.575/13), e padrões internacionais,
em especial a legislação portuguesa.
2

1.3. Abordagem e Metodologia
A fim de alcançar o objetivo estipulado na presente obra será desenvolvido um
projeto, especificando a arquitetura de uma real edificação, através do uso da metodologia
BIM. A partir destes dados, serão analisadas e avaliadas as principais conformidades e
desconformidades do padrão da norma vigente da construção civil.
Além disso, o trabalho cumprirá com um papel de abordagem teórica, que visa
conceituar e contextualizar as principais características da tecnologia BIM, assim como
o Software Revit e o Energy Plus. Esta parte tem como propósito a familiarização com o
tema da parte operacional no cenário de modelagem de edificação a que se está inserido.

1.4. Estrutura da Monografia
Esta monografia está dividida em 5 capítulos, sendo este dedicado a sua introdução.
No segundo capítulo será apresentado o conceito da modelagem BIM, suas
características, vantagens e as principais ferramentas auxiliares que se utilizam desta
tecnologia.
No terceiro capítulo serão apresentados os conceitos que acercam o tema do
desemepnho térmico das edificações, a norma brasileira que regulamenta os requisitos
mínimos que uma edificação deve constar, os pilares normativos da certificação
portuguesa e o software EnergyPlus.
No quarto capítulo será realizado o estudo de caso com as simulações energéticas da
edificação estudada, o atendimento das normativas e propostas de melhoria do
desempenho do edifício.
3

No quinto capítulo será estruturada as considerações finais, abordando as conclusões
do estudo, as limitações encontradas no processo de execução deste trabalho.
A seguir serão apresentadas as referências, os apêndices A ao G apresentando
resultados da simulação energética de 2 Rooms e por último o apêndice H com a planta
baixa da edificação.

2. BIM (Building Information Modeling)

2.1. O Conceito de Modelagem BIM
O Building Information Modeling (BIM), em português, Modelagem da Informação
da Construção trata-se de um sistema de modelagem de edificações, que usa como base
um modelo digital integrado de informações, englobando plantas, geometrias, materiais
e componentes, quantitativos de custo, além de outros dados necessários para a execução
e acompanhamento de um projeto de engenharia.
Em suma, pode se dizer que é o novo conceito quando se trata de projetos para
construções. Ao invés de um desenho em 2D, isto é, uma representação planificada do
que será construído, a modelagem com o conceito BIM trabalhacom modelos 3D, ou
seja, espaço trimensional, e outros planos que forem necessários para assimilar da melhor
forma o produto final, como tempo, custo, entre outros.
A modelagem 3D em sistemas de tecnologia BIM é realizada de forma paramétrica,
isto é, os elementos são representados por parâmetros associados a dados (geométricos e
não geométricos). Em exemplo prático, ao se modelar uma parede usando o BIM, é
possível especificar parâmetros não apenas de comprimento, espessura e altura, mas
também, o material constituído, fabricantes, custos, propriedades térmicas e acústicas,
dentre outras.
Eastman et al. (2011) caracteriza os modelos gerados numa metodologia BIM como
um conjunto de objetos que formam a edificação representados digitalmente,
apresentando ao mesmo tempo informações geométricas e semânticas sobre o seu
desempenho, custo, origem, entre outras. Define ainda que os objetos devem seguir regras
paramétricas, possibilitando a sua manipulação geométrica de forma inteligente.
5

A grande vantagem da parametrização do sistema BIM consiste na garantia de que a
alteração em determinada parcela ou detalhe do projeto automaticamente ocasionou a
modificação no projeto como um todo, permitindo a compatibilização de todos os
elementos contrutivos presentes na modelagem, fenômeno este denominado
interoperabilidade.
Além disso, outro benefício deste sistema, consequente da interoperabilidade, é a
facilidade de colaboração de informações, assim os setores de planejamento e projeto
consequem realizar um intercâmbio dados, a fim de exercer suas funções de forma
integrada e alinhada ao objetivo do projeto.
Todas essas peculiaridades fazem com que os elementos construtivos representados
digitalmente pertençam a uma família, que deve se relacionar de maneira distinta com
outros objetos (MANZIONE, 2013).
Exemplificando, em um software de metodologia CAD, pode-se desenhar uma
parede, porém o programa a interpretará apenas por um conjunto de linhas
perpendiculares que fecham um cubo. Porém, um modelo BIM uma parede é designada
por uma família “parede”, onde é possível determinar características como as camadas do
revestimento, suas respectivas espessuras, custo de cada material, entre outras. Inclusive,
o BIM consegue criar relações entre famílias, tais como, para inserir uma esquadria no
seu projeto, é necessário ter uma parede capaz de recebê-la, e de forma análoga, ao excluir
uma parede de um projeto, todos os seus hospedeiros também serão apagados.
Desta forma, engenheiros, arquitetos, construtores e stakeholders podem extrair
informações conforme suas necessidades, com intuito de tomarem decisões mais
assertivas. Pois toda e qualquer mudança que os profissionais executarem no modelo será
6

processada em tempo real e atualizada. Essa automação dos processos ajuda bastante na
economia de tempo e na redução dos custos.
A figura 1 mostra a mudança causada pela substituição da metodologia CAD e BIM.
Quanto mais cedo forem tomadas as decisões de um projeto de construção, maior será o
seu impacto ao final do projeto, representado pela curva 1.
Já na curva 3, a utilização de programas em CAD se desenvolve principalmente nas
etapas de projeto executivo e contrução, onde possíveis mudanças no projeto necessitam
de um maior despêndio de recursos, demostrado pela curva 2.
Ao observar a curva 4, onde se é aplicada a metodologia BIM, seu esforço tem início
na etapa de projeto básico e segue até o projeto executivo, onde ocorre uma queda brusca.
Nesta fase, gerenciar mudanças, realizar simulações e alterações na arquitetura de uma
contrução não demandam tantos recursos, quanto nas fases posteriores, possuindo maior
impacto no produto final.

FIGURA 1: Fluxo de Trabalho em Projetos de Construção.
FONTE: BIM COMMUNITY,2018.
7

Segundo Azhar, 2011 a utilização das ferramentas em BIM podem ser utilizadas para
os seguintes propósitos:
 Visualização de modelos em 3D, com renerização dos elementos da edificação;
 Fabricação de Desenhos Industrais, concluída a modelagem de uma edificação,
os fornecedores poderão retirar as informações dos elementos construtivos a fim
de criar peças personalizadas para o edifício em questão;
 Revisão de Projeto: os órgãos governamentais poderão avaliar e revisar os
parâmetros da edificação.
 Estimativa de Custo: os softwares em BIM permitem a partir do quantitativo de
material utilizado no projeto, calcular o custo dos materiais empregados na
cosntrução.
 Sequenciamento da Construção: um modelo em BIM pode ser utilizado para
gerenciar o andamento de uma construção, auxiliando na coordenação de
chegada de materiais ao canteiro, ordem de fabricação e etapas do canteiro.
 Conflitos, Interferências e Incompatibilidade de Projeto: o desenho em 3D da
edificação permite ao programa verificar automaticamente a incompatibilidade
entre os diversos subsistemas da edificação.

2.2. O Histórico da Modelagem BIM
O conceito de modelagem de informação foi criado em 1974 pelo professor Charles
M. Eastman do Instituto de Tecnologia da Georgia, juntamente com sua equipe de
estudiosos. A denominação inicial era: BDS (Building Description System), em português
Sistema de Descrição da Construção.

O objetivo de Eastman era:
o sistema BDS foi iniciado para mostrar que uma descrição
baseada em computador de um edifício poderia replicar ou
melhorar todos os pontos fortes de desenhos como um meio para
a elaboração de projeto, construção e operação, bem como
eliminar a maioria de suas fraquezas. (Eastman, 2011)

Em 1992, G.A. van Nederveen e F.P. Tolman publicaram um artigo abordando as
múltiplas visões de modelagem da construção, que deu a origem ao termo Modeling
Building Information, que mais tarde abriu espaço para o termo Building Information
Modeling (BIM).
Abria-se o caminho para a utilização do conceito de um sistema computacional coeso
que permitisse o gerenciamento e controle das interações políticas, processos e
tecnologias envolvidas nos projetos de construção, ou seja, a utilização de um banco de
dados integrado.

2.3. Vantagens da Metodologia BIM

A evolução dos projetos em engenharia da plataforma CAD para os novos softwares
com processo BIM trouxeram benefícios no ganho de tempo de modelagem e na
diminuição de erros e incompatibilidades entre projetos. De acordo com Eastman et al.
2011, a automatização dos padrões de detalhamento diminui o tempo necessário para
documentar os projetos da edificação, e desta maneira mais tempo possa ser investido na
fase de concepção e tomada de decisões, figura 2.

FIGURA 2: Gráfico do esforço e efeito no ciclo de vida de um projeto.
FONTE: EASTMAN et al. 2011.

O resultado de um modelo em BIM possui uma riqueza de dados, orientado por
objetos, através de uma representação digital paramétrica, no qual os envolvidos no
projeto podem extrair e analisar as informações a fim de tomar decisões mais acertivas e
melhorar o processo de construção (AZHAR et al.,2008).

2.4. Principais Ferramentas Auxiliares
Depois de analisar o BIM a fundo, é preciso ressaltar que o BIM não passa de uma
metodologia, presente única e exclusivamente no plano das idéias. Sendo necessário um
software auxiliar para realizar a materialização do conceito.
Pode-se citar entre estes softwares, que funcionam como ferramenta auxiliar:
ArchiCAD, Revit, VectorWorks, NavisWorks, entre outros. O software que será utilizado
na parte prática deste estudo será o Revit, desta maneira, será dada maior atenção paraa
conceituação do mesmo, para fins de introsamento com a matéria.
10

2.4.1. A Utilização do Software Revit
O Revit é um software criado dentro do conceito de Modelagem BIM, que oferece
completa associatividade multi-dimencional. É atualmente o líder de mercado na
utilização de projetos de arquitetura, e foi adquirido pela Autodesk em 2002, mesma
fabricante do software de metodologia CAD: o AutoCAD.
Uma das vantagens desde programa, é que ele possui um banco de dados próprio
incorporado pela Autodesk, a partir de pesquisas realizadas em conjunto de fabricantes de
materiais de construção de diversas nacionalidades, assim, o usuário não tem dificuldade
em adaptar o seu projeto aos padrões do local que está sendo realizado.
Também é possível citar a usabilidade da plataforma, que divide os elementos
construtívos em sistemas (arquitetura, estrutura e instalações ) e famílias (parede, portas,
vigas lajes, etc.) favorecendo na clareza e facilidade de uso. A figura 3 apresenta a
interface do programa, onde se é possível criar diversas vistas do projeto representada
pelo Project Browser, as propriedades dos elementos selecionados pelo projetista na
janela Properties e nas abas de criação e modificação de projetos.

FIGURA 3: Interface do REVIT 2017
FONTE: Foto do Autor.
11

3. DESEMPENHO TÉRMICO EM EDIFICAÇÕES

3.1. Introdução
De uma maneira geral, desempenho pode ser definido como o comportamento em
uso, e para o caso de uma edificação entende-se como as condições mínimas de
habitabilidade necessárias para que se possa utilizar a edificação durante um período de
tempo. Dentre estas condições estão: conforto térmico, conforto acústico, segurança e
luminosidade (SACHS e NAKAMURA, 2013).
No âmbito da construção civil, o desempenho das edificações pode ser compreendido
como as condições mínimas necessárias de habitabilidade (conforto, térmico, acústico,
etc.) para que um ou mais indivíduos possam utilizar a edificação durante um período de
tempo.
O adequado desempenho térmico repercute no conforto das
pessoas e em condições adequadas para o sono e atividades
normais em uma habitação, contribuindo ainda para a economia
de energia. A avaliação de desempenho pode ser feita de forma
simplificada, com base em propriedades térmicas das fachadas e
das coberturas, ou por simulação computacional, onde são
cotejados simultaneamente todos os elementos e todos os
fenômenos intervenientes. (CBIC,2013)

O desempenho térmico será o objeto de destaque neste estudo. Ele está interligado a
diversos fatores que envolvem o ambiente da obra e edificação, tais como: topografia,
temperatura, umidade do ar, direção e velocidade dos ventos, orientação das fachadas,
materiais de construção, dimensão das edificações, número de pavimentos, entre outros.
O nível de satisfação depende da coerência da tipologia do edifício com as atividades
realizadas no interior do imóvel, que serão caracterizadas de acordo com a quantidade e
12

tipo de mobília e vestimentas utilizadas pelos indíviduos que o frequentam, número de
ocupantes, faixa etária, condições fisiológicas e psicológicas dos usuários.
A insatisfação com o ambiente térmico pode ser causada pela sensação de desconforto
por calor ou frio quando o balanço térmico não é estável, isto é, quando há diferenças
entre o calor produzido pelo corpo e o calor perdido para o ambiente.
Desta forma, as normas de desempenho são prescritivas pois definem requisitos com
base no uso exclusivo de produtos ou procedimentos, procurando atender às exigências
para o conforto dos usuários de forma indireta.
3.2. Eficiência Energética

Desde a década de 90, o conceito de sustentabilidade da construção tem expandido os
seus horizontes. Atualmente, não pode-se afirmar que um edifício sustentável é aquele
que utiliza materiais recicláveis, pois há todo um ciclo de vida da edificação a ser
estudado além dos materiais empregados, tais como os métodos construtivos, a eficiência
dos subsistemas, sua fase de operação e manutenção (O&M), demolição ou reforma
(KRYGIEL & NIES, 2008).
O desenvolvimento de novas tecnologias de aquecimento, ventilação, iluminação e
resfriamento permitiu uma melhor adaptação dos projetos arquitetônicos ao clima local,
gerando uma uniformização da arquitetura em escala global (KRYGIEL & KIES, 2008).
Estes sistemas artificiais de HVAC também proporcionam soluções para falhas de
projeto, melhorando as condições de uso para o usuário. Em escala urbana, o uso
constante destes aparelhos eletromecânicos colaboraram com a demanda energética das
residencias, que desde 1995 até 2016 foi constatado pela Empresa de Pesquisa Energética
13

(EPE) um aumento de 63,6 GWh para 132.9 GWh, ou seja, 109% de aumento no consumo
Naciona de Energia, figura 4.

FIGURA 4: Gráfico do esforço e efeito no ciclo de vida de um projeto.
FONTE: EPE – Empresa de Pesquisa Energética (http://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-
abertos/publicacoes/balanco-energetico-nacional-ben)
Desto modo, a eficiência energética deve ser interpretada como um dos atributos da
edificação, possibilitando os usuários uma permanência no ambiente construído com
conforto térmico, acústico e visual exigindo o menor consumo energético possível
(LAMBERTS, DUTRA e PEIREIRA, 2014).
A otimização da eficiência energética de um edifício passa essencialmente pelo
processo de modelagem e estudo de concepção do projeto arquitetônico, pois cada decisão
tem influência direta com o seu desempenho térmico e luminoso (KRYGIEL & KIES,
2008).
14

Desta maneira, a simulação energética é uma ferramenta de apoio a decisão do
projetista, no qual é possível, de acordo com mapa bioclimático, comparar soluções de
maneira iterativa. Os impactos desta análise são maiores quando esta é verificada no
início do planejamento de uma construção (LAMBERTS; DUTRA; PEIREIRA, 2014).
Deve-se ressaltar que os modelos gerados são aproximações da realidade. A
confiabilidade dos resultados recai sobre os parâmetros utilizados pelo projetista durante
a simulação, desta forma, é possível ter uma semelhança do real desempenho da
edificação, validando a simulação (AUTODESK SUSTAINABILITY WORKSHOP,
2017).

3.3. Norma NBR 15.575/13: A Norma de Desempenho Brasileira
3.3.1. Aplicabilidade da Norma de Desempenho

A entrega final de um projeto na construção civil é a edificação. Este produto deve
possuir as características necessárias para cumprir as funções que foi projetado na sua
fase de uso e operação (BORGES, 2010).
A perda de desempenho de uma edificação é uma situação natural do ciclo de vida,
iniciada na fase de uso e operação. Porém, o uso de materiais de baixa qualidade, erros
de projeto, problemas de execução e a falta de manutenção dos usuários promovem uma
degradação acelerada do edifício.
Por muitos anos no Brasil, a indústria da construção permaneceu com um predomínio
da informalidade da mão de obra e a despreparo dos fornecedores de materiais, que devido
a falta de uma norma que estabelecesse um padrão mínimo de desempenho, entregavam
produtos de qualidade questionável (CORDOVIL, 2013).
15

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) publicou a Norma de
Desempenho NBR 15.575, no dia 19 de fevereiro de 2013, com o objetivo de aumentar a
vida útil da fase de uso e operação e a qualidade das construções, foram estabelecidos
critérios mínimos de desempenho a partir de estudos compatíveis com o clima, cultura do
país e metodologias construtivas para os diversos sistemas de uma edificação.
No entanto, este Norma não abrange os edifíciosjá construídos antes da data de sua
exigibilidade1, obras já em fase de construção na data de sua publicação, obras de reforma
ou retrofit e em edificações provisórias.

3.3.2. Origem da NBR 15.575/13

O conceito de desempenho na construção civil surgiu a partir do fim da Segunda
Guerra Mundial, onde as principais capitais européias se encontravam devastadas e
demandavam uma reestruturação rápida e eficaz de suas cidades (MACHADO, 2015).
Neste contexto, a Organização americana, ISO (International Standart Organization)
deu início a pesquisa sobre o desempenho esperado em edificações, criando em 1984 a
primeira norma de desempenho (ISO 6240). A tabela 1 mostra os primeiros requisitos e
verificações resultados da pesquisa coordenada pela ISO, que posteriormente se
tornariam base para o aprimoramento de outras normas, dentre elas a NBR 15.575.

1 A NBR 15.575 teve sua publicação em 19/02/2013 e exigibilidade em 19/07/2013
16

TABELA 1: Adaptação dos Critérios da ISO 6241:1984
REQUISITOS EXEMPLOS DE VERIFICAÇÕES
Estabilidade estrutural
Resistência mecânica a ações estáticas e dinâmicas; Efeitos
climáticos.
Segurança ao fogo
Risco de propagação de chamas; Efeitos fisiológicos (controle de
fumaça e ventilação.
Segurança ao uso
Proteção contra movimentos mecânicos; Proteção contra
choques elétricos; Segurança durante circulação; Segurança
contra intrusão humana ou animal.
Estanqueidade
Estanqueidade à água; Estanqueidade ao ar; controle de intrusão
de poeira.
Conforto higrotérmico Controle da temperatura do ar e radiação térmica.
Pureza do ar
Controle da velocidade e umidade do ar; Controle de gases
tóxicos.
Conforto acústico Controle de ruídos.
Conforto visual
Controle da iluminação natural e artificial; Insolação; Nível de
iluminância contraste de luminância.
Conforto tátil
Aspereza e flexibilidade das superfícies; Umidade e temperatura
nas superfícies.
Higiene
Instalações para o cuidado do corpo humano; Suprimento de
água limpa; Evacuação das águas servidas.
Adequabilidade à usos específicos
Número; Tamanho; geometria e inter-relações dos espaços;
Provisão de serviços e equipamentos.
Durabilidade
Conservação do desempenho durante toda vida útil;
Possibilidade de manutenção e reposição.
Economia
Custos de implantação; Custos financeiros; Custos de operação e
manutenção.

FONTE: Adaptado de MACHADO, 2015.

No Brasil, o conceito de desempenho foi introduzido na década de 70, com a importação
dos novos sistemas construtivos desenvolvidos na Europa, com o mesmo objetivo de suprir o
déficit de habitações. Porém os produtos industrializados nacionais ainda careciam de
qualidade, apresentando problemas patológicos, de segurança e habitabilidade (MITIDIERI
FILHO, 1998).
No ano de 1997 a Caixa Econômica Federal realizou um programa junto ao Instituto de
Pesquisas Tecnológicas (IPT) para atualizar as tecnologias construtivas da década de 70, porém
17

com foco em edificações habitacionais de baixa renda. Este programa deu início a outros
trabalhos desenvolvidos pelo o Comitê Brasileiro de Construção Civil (CB 2) da ABNT e a
Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), que se comprometeram a elaborar uma norma
técnica para a avaliação de edifícios habitacionais, utilizando como princípio fundamental o
conceito de desempenho (BORGES,2008).
No final da década de 90, a Caixa Econômica Federal (CEF) juntamente com o Programa
Bƌasileiƌo da Qualidade e Pƌodutividade do Haďitat ;PBPQHͿ apƌeseŶtaƌaŵ os ͞ Cƌitéƌios MíŶiŵos
de DeseŵpeŶho paƌa Haďitações Téƌƌeas de IŶteƌesse SoĐial͟ e eŵ 2000 a CEF fiŶaŶĐiou o
pƌojeto de pesƋuisa ͞Noƌŵas TéĐŶiĐas paƌa Avaliação de Sisteŵas CoŶstƌutivos IŶovadoƌes paƌa
Haďitações͟, Ƌue foi o pƌeĐuƌsoƌ paƌa o deseŶvolviŵeŶto da atual Noƌŵa de Desempenho de
Edificações, finalmente publicada em maio de 2008 (MACHADO, 2015).
Entretanto, com a sua exigibilidade em novembro de 2010, as incorporadoras, construtoras
e projetistas ganharam novas responsabilidades na obtenção de um desempenho mínimo na
edificação e em seus sistemas. Além disso, a norma tem força de lei o que pressiona as empresas
a se mobilizarem para se adaptarem aos requisitos apresentados pela norma de desempenho.
Para permitir a correta adaptação do setor da construção civil, a norma sofreu uma
suspensão de 2 anos, recebendo uma nova revisão publicada em fevereiro de 2013 com
exigibilidade em julho até a presente data, figura 5.

FIGURA 5: Cronologia da Norma de Desempenho
FONTE: Autor.

Atualmente em vigência, a Norma de Desempenho de divide em seis capítulos classificados
de acordo com um substema da edificação, figura 6. Em cada capítulo, são abordados aspectos
de estabilidade e resistência estrutural,estanqueidade, desempenho térmico, acústico e contra
incêndio.

FIGURA 6: Estruturação da Norma de Desempenho em capítulos.
FONTE: Autor.
19

3.2.3 Desempenho Térmico
A norma NBR 15.575 não trata o desempenho como um condicionamento artificial,
para isso ela utiliza parâmetros regionais, com base nas condições climáticas naturais,
divididas em 8 zonas em todo o território brasileiro, denominadas zonas bioclimáticas
brasileiras, figura 7. A cidade do Rio de Janeiro, por exemplo, está situada na zona
bioclimática 8.

FIGURA 7: Distribuição das Zonas Bioclimáticas no Território Brasileiro.
FONTE: NBR 15.220-3 (2003).

No estudo do desempenho térmico das edificações, a norma se subdivide em dois
principais sistemas: vedações verticais e cobertura.
O sistema de vedações verticais pode ser entendido como sendo um subsistema do
edifício constituído por elementos que compartimentam e definem os ambientes internos
e externos, cujos principais elementos são: paredes, esquadrias e revestimentos.
O sistema de coberturas é o conjunto de componentes , dispostos no topo da
construção, com as funções de assegurar estanqueidade às águas pluviais e salubridade,
20

protegendo demais sistemas da edificação e contribuindo positivamente para o conforto
termoacústico. Este sistema é composto de telhado, subcobertura, forro, estrutura
principal e secundária.
De acordo com a NBR 15.575-1, ambos os sistemas poderão ser avaliados por 3
procedimentos: simplificado, simulação e medição. No procedimento simplificado,
verifica-se o atendimento aos requisitos e critérios para fachadas e coberturas de acordo
com duas tabelas, transmitância térmica e capacidade térmica.
O procedimento simplificado da norma, apesar de ser uma ferramenta de aplicação
rápida, pode apresentar incertezas consideráveis em seus resultados. Embora a NBR
15.575 tenha sido um passo importante para a melhoria do desempenho térmico das
construções no Brasil, o procedimento simplificado detém-se apenas em paredes e
coberturas, e não na edificação como um todo (Grigoletti e Sattler 2010). Sendo assim,
essa análise isolada pode não expressar o comportamento térmico real de edificação. Caso
a edificação não atinja os requisitos estabelecidos por esse primeiro procedimento,
recorre-se ao procedimento de simulação ou medição.
No procedimento de simulação, verifica-se o atendimento aos requisitos e critérios
estabelecidos na Norma, através do uso de softwares de modelagem e simulação
computacional.
Para realizar este procedimento, primeiro deve-se identificar a zona bioclimática do
local apresentado ou adequá-lo a uma zona cujos dados climáticos sejam similares. A
norma recomendaa utilização do software EnergyPlus para o estudo das cargas térmicas
de resfriamento e aquecimento dos ambientes. A modelagem dos componentes e as
propriedades térmicas dos materiais podem ser definidos de duas formas: ensaios
21

normalizados realizados em laboratório ou na ausência e impossibilidade de obtê-los
junto aos fabricantes, utilizar as referências da NBR 15.220-2.
No procedimento de medição, ocorre a verificação do atendimento aos requisitos e
critérios estabelecidos na Norma, mas por meio da realização de avaliações in loco (na
própria edificação ou em protótipos).
O princial critério utilizado no desempenho é o valor máximo de temperatura (verão)
e mínimo (inverno). Para o verão, a NBR15.575 cita que o valor máximo diário da
temperatura do ar interior de recintos de permanência prolongada, como, por exemplo,
salas e dormitórios, sem a presença de fontes internas de calor (ocupantes, lâmpadas,
outros equipamentos em geral), deve ser sempre menor ou igual ao valor máximo diário
da temperatura do ar exterior, tabela 2.
TABELA 2: Critério de Temperatura Máxima do Ambiente Interno de Acordo com a Zona
Bioclimática.

FONTE: Tabela 11.2 / NBR 15.575-1.

De modo similar, para o inverno, as condições térmicas no interior do edifício
habitacional devem ser mais agradáveis que o ambiente externo, ou seja, os valores
mínimos diários da temperatura do ar interior de recintos de permanência prolongada,
como por exemplo salas e dormitórios, no dia típico de inverno, devem ser sempre
22

maiores ou iguais à temperatura mínima externa acrescida de 3 °C. Neste caso, as zonas
6, 7 e 8 não necessitam realizar este tipo de avaliação, tabela 3.
TABELA 3: Critério de Temperatura Mínima do Ambiente Interno de Acordo com a Zona
Bioclimática.

FONTE: Tabela 11.3 / NBR 15.575-1.

3.2.4 Desempenho Térmico das Vedações Verticais
O primeiro conceito a ser entendido dentro da avaliação de desempenho térmico é a
transmitância térmica (U), ou seja, a transmissão de calor através de uma área unitária de
um elemento ou componente construtivo, tais como vidros, e vedações internas e
externas, induzida pela diferença de temperatura entre dois ambientes (NBR 15.575-1).
De acordo com a tabela da NBR 15575-4, temos os seguintes valores de U separados
por zona bioclimática, tabela 4.
TABELA 4: Critério de Transmitância Térmica para Vedações Externas de Acordo com a Zona
Bioclimática.

FONTE: Tabela 13 da NBR 15.575-4 .

De acordo com a NBR 15.220-2, quando não é possível obter o valor calculado pelo
fabricante, a norma estipula valores para a absortância de acordo com o tipo de superfície
que está sendo estudada, tabela 5.
TABELA 5: Absortância () para radiação solar e emissividade ().

FONTE: Tabela B.2 - NBR 15.220-2 .

Além da transmitância, outro conceito importante no estudo térmico de edificações é
a capacidade térmica (CT), ou seja, a quantidade de calor necessária para variar em uma
unidade a temperatura de um sistema em kJ/(m².K). A tabela 6 da Norma nos mostra os
valores mínimos admissíveis para a CT de paredes externas em edificações.
24

TABELA 6: Critério de Capacidade Térmica de Paredes Externas em Edificações de Acordo com a
Zona Bioclimática.

FONTE: Tabela 14 da NBR 15.575-4 .
Estes dois critérios são fundamentais para a aprovação da metodologia simplificada
da norma.

3.2.5 Desempenho Térmico das Coberturas
De forma análoga a avaliação das vedações verticais, o desempenho simplificado das
coberturas deve apresentar uma transmitância térmica e absortância à radiação solar que
proporcionem um desempenho térmico apropriado para cada zona bioclimática. A tabela
7 apresenta os critérios mínimos de desempenho térmico das coberturas quanto à
transmitância térmica.
TABELA 7: Critério de Transmitância Térmica para Coberturas de Acordo com a Zona
Bioclimática.

FONTE: Tabela 5 da NBR 15.575-5/2013 .
25

3.3 Certificação Energética – Norma de Portugal
3.3.1 Pilares Normativos

Em Portugal, o conceito de desempenho térmico em edificações teve início em 2006,
onde foram adotados Decretos-Lei e regulamentos para avaliar a capacidade de
desempenho energético de cada edificação. Dentre as normativas, pode-se destacar os três
pilares principais adotados pela legislação portuguesa, figura 8: o Regulamento das
Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE), Regulamento dos
Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE) e Sistema Nacional de
Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios (SCE).

FIGURA 8: Legislação Portuguesa sobre Eficiência Energética.
FONTE: Freitas, 2007.

O RCCTE é o Decreto-Lei 80/2006, de 4 de Abril, que estabelece requisitos de
qualidade para os novos edifícios de habitação e de serviços de pequeno porte sem
sistemas de climatização, limitando as perdas térmicas e controlando os ganhos solares
26

excessivos. Este regulamento impõe limites aos consumos energéticos para climatização
e aquecimento da água, incentivando à utilização de sistemas eficientes e de fontes
energéticas de menor impacto. Esta legislação impõe a instalação de painéis solares e
valoriza a utilização de outras fontes de energia renovável (CERTIFICAÇÃO
ENERGÉTICA,2018).
O RSECE define um conjunto de requisitos aplicáveis a edifícios de serviços e
habitação dotados sistemas de climatização, sob aspectos relacionados a limitação dos
consumos energéticos e, também, a eficiência e manutenção dos sistemas de climatização
dos edifício, impondo a realização de vistorias periódicas aos edifícios de serviços. Neste
regulamento, a qualidade do ar interior e as concentrações máximas dos principais
poluentes surgem também com requisitos mínimos de exigência (CERTIFICAÇÃO
ENERGÉTICA,2018).
O SCE surgiu a partir do Decreto-lei nº 78/2006 de 4 de Abril, que em conjunto com
os regulamentos técnicos aplicáveis aos edifícios de habitação (RCCTE, DL 80/2006) e
aos edifícios de serviços (RSECE, DL 79/2006), define regras e métodos para verificação
da aplicação efetiva destes regulamentos às novas edificações, bem como, numa fase
posterior aos imóveis já construídos (CERTIFICAÇÃO ENERGÉTICA,2018).
No ano de 2013, a Lei Portuguesa 118/2013 criou novas resoluções no âmbito do
desempenho térmico das edificações. Uma nova designação, o Regulamento do
Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação (REH) substituiu o antigo RCCTE e
o novo Regulamento do Desempenho Energético dos Edifícios de Comércio e Serviços
(RECS) que atualizou o antigo RSECE.
No REH e RECS são abordados os valores máximos para as necessidades anuais de
energia útil de aquecimento e resfriamento dos ambientes de uma edificação. Também
27

são definidas as metodologia de determinação da classe de desempenho energético, além
dos pré-certificados e certificados SCE, bem como os requisitos de comportamento
técnico e de eficiência dos sistemas técnicos dos edifícios novos e edifícios sujeitos a
grande intervenção (DECRETO - LEI n.º 118/2013).
A realização da Certificação Energética SCE é de responsabilidade do proprietário do
imóvel, se tornando obrigatória nos seguintes casos, (ADENE,2018):
 Edifícios novos;
 Edificações existentes cujo processo de reabilitação ultrapassa 25% do valor do
edifício;
 Edificações comerciais e de serviços com área útil de pavimento superior a 1000
m2 , ou para centros comerciais, supermercados e piscinas cobertas de 500 m2.
 Edifícios de entidade pública com área útil de pavimento superiora 500 m2;
 Todos os edifícios existentes, em processo de venda, locação e arrendamento no
qual o proprietário deve apresentar ao potencial cliente o certificado emitido pela
SCE.
As edificações sem obrigatoriedade da SCE são:
 Instalações industriais, agrícolas ou pecuárias;
 Edifícios para atividades religiosas;
 Edifícios exclusivamente destinados a armazéns, estacionamento, oficinas e
similares;
 Edifícios unifamiliares com área útil igual ou inferior a 50 m2 ;
 Edifícios em ruínas;
 Infraestruturas militares;
28

 Monumentos e os edifícios classificados ou em vias de ser, património cultural;
 Edifícios de comércio e serviços inseridos em instalações sujeitas ao Sistema de
Gestão dos Consumos Intensivos de Energia (SGCIE).
E o prazo de validade deste Certificado varia de acordo com a natureza do edifício e
seu contexto. Segundo o Decreto-Lei 118/2013 de 20 de agosto, são definidos os
seguintes prazos de validade:
 Edificações residenciais – 10 anos;
 Edifícios comerciais e de serviço de pequeno porte - 10 anos;
 Edifícios comerciais e de serviço de grande porte - 6 anos, para certificados
emitidos até 30 de abril de 2015;
 Edifícios comerciais e de serviço de grande porte - 8 anos, para certificados
emitidos após 30 de abril de 2015;
A certificação energética tem o objetivo de comprovar a correta aplicação da
regulamentação energética e informar o cidadão sobre o potencial de consumo do produto
que está sendo adquirido. De maneira sucinta, ele informa: o desempenho energético
atestado em 9 classes (A+ a G), a emissão de CO2 e para edifícios existentes há incluso
um Plano de Racionalização Energética (PRE).

3.3.2 Processo de Certificação
O processo de certificação é realizado por um perito qualificado da ADENE, que
verificará a conformidade do edifício no âmbito dos regulamentos aplicáveis, classificá-
lo de acordo com o seu desempenho energético, com base numa escala de A+ (melhor
desempenho) a G (pior desempenho) e eventualmente propor medidas de melhoria. Em
resultado da sua análise o perito pododerá emitir:
29

 Declaração de Conformidade Regulamentar (DCR) necessária para a obtenção do
pedido de Licença de Construção;
 Certificado Energético e da Qualidade do Ar Interior (CE) necessário para a
obtenção do pedido de Licença de Utilização ou, no caso de edifícios existentes,
para venda ou aluguer do imóvel;
 Declaração de Conformidade Regulamentar e Certificado Energético e da
Qualidade do Ar Interior.
Este último certificado,figura 9, é a face visível da aplicação dos regulamentos
(RCCTE e RSECE). O CE/DCR inclui a classificação do imóvel em termos do seu
desempenho energético, determinada com base em pressupostos nominais (condições
típicas ou convencionadas de funcionamento).
Nos edifícios novos (com pedido de licença de construção após entrada em vigor do
SCE) as classes energéticas variam apenas entre as classes A+ e B-. Os edifícios
existentes podem ter qualquer classe.

FIGURA 9: Modelo do Certificado Energético e da Qualidade do Ar Interior
FONTE: ADENE, 2018 .
30

3.3.3 Desempenho das Vedações e Cobertura
Em 2013, a legislação foi revisada recebendo a contribuição de aproximadamente 100
instituições portuguesas, em busca de melhorar o processso de implantação e certificação
para instalar a Diretiva Nacional da Performance Energética de Edifícios. Assim como a
Norma de Desempenho brasileira, o mercado português adotou um período de 2 anos para
adaptação do setor da contrução as alterações da Normativa, onde as novas edificações
exigem o Energy Performance Certificate (EPC). A tabela 8 mostra os parâmetros de
cálculo abordados para edifícios residenciais e não residencias .
TABELA 8: Disciplinas Abordadas no Cálculo do EPC.

FONTE: FALLIS A., 2013.
A tabela 9 a seguir mostra a evolução dos requisitos mínimos adotados para os
elementos de vedação e cobertura em relação a transmitância Térmica (U), adotados pela
certificação.
31

TABELA 9: Valores de Transmitância Térmica Adotados pela Certificação Energética.

FONTE: FALLIS A.,2013.

3.4 Software Energy Plus
O EnergyPlus é um software open-source, que utiliza a tecnologia Building Energy
Modeling (BEM), desenvolvido e distribuído pelo Departamento de Energia dos Estados
Unidos para a simulação de carga térmica e análise energética de edificações e seus
subsistemas (ENEEGYPLUS,2017).

FIGURA 10: Logo do Software EnergyPlus
FONTE: EnergyPlus,2017.

Este software simula detalhadamente a física para os fenômenos de transferência de
calor, umidade, radiação e convecção, cálculo de métricas de conforto térmico,
32

iluminação e sombreamento, suportando a confirguração flexível de componentes HVAC
(ENERGYPLUS,2017).
O programa EnergyPlus apresenta algumas características que o diferencia dos
demais programas de simulações termoenergéticas, tais como:
a) Solução simultânea e integrada em que a resposta do prédio e o sistema primário e
secundário estão acoplados;
b) Intervalos de tempos definidos pelo usuário, com fração de hora, para interação
entre as zonas térmicas e o ambiente, e intervalos de tempo variável para interação entre
a zona térmica e o sistema HVAC;
c) Arquivos de entrada, saída e climática que incluem condições ambientais horárias
ou sub-horárias (até um quarto de hora) e relatórios padrões reajustáveis pelo usuário;
d) Técnica de solução baseada no balanço de energia para as cargas térmicas prediais,
que permite o cálculo simultâneo dos efeitos radiante e convectivo na superfície interior
e exterior, durante cada intervalo de tempo;
e) Condução de calor transiente através dos elementos do prédio como paredes, tetos,
pisos, etc, usando funções de transferência e modelo de conforto térmico;
f) Modelo de céu anisotrópico para cálculos mais complexos da radiação difusa sobre
superfícies inclinadas;
g) Cálculo de balanço de calor de janelas que permite o controle eletrônico de
persianas, balanço térmico camada por camada, o que permite a identificação do
comprimento de onda da energia solar absorvida pelo vidro da janela;
33

h) Possui uma biblioteca versátil com diversos modelos comerciais de janela; controle
da luz do dia, incluindo cálculos da iluminância interior, controle dos brilhos das
luminárias e do efeito da iluminação artificial;
i) Sistemas de condicionamento de ar configuráveis, que permitem ao usuário simular
sistemas típicos comuns e sistemas poucos modificados, sem ter que recompilar o código
fonte do programa;entre outras.
Além disso, o software integra vários módulos que trabalham juntos para calcular a
energia requerida para aquecer ou resfriar um edifício usando uma variedade de sistemas
e fontes de energia. Ele faz isso simulando o edifício e os sistemas associados em
diferentes condições ambientais e operacionais. A essência da simulação está no modelo
do edifício que utiliza princípios fundamentais de balanço energético.
Apesar de todas as suas vantagens e também ser adotado pela Norma 15.575 como
software principal de modelagem energética, os dados de entrada para o uso desta
ferramento são complexos e demandam uma habilidade em programação e operação com
banco de dados. Consequentemente, os projetistas consideram esta análise um processo
com alto despêndio de tempo sendo deixado para as etapas finais de projeto (STUMPF;
KIM; JENICEK, 2009).

3.4.1 Simulação Energética no REVIT
Com objetivo de expandir a aplicação da modelagem BIM e permitir a possibilidade
de realizar simulações para obter melhores resultados de desempenho e sustentabilidade,a Autodesk desenvolveu uma plataforma na nuvem integrada ao Revit 2016, denominada
Green Building Studio (GBS).
34

Esta ferramenta permite ao usuário realizar simulações em servidores remotos,
utilizando os dados da modelagem como input para a simulação energética com base na
ferrmenta do EnergyPlus (AUTODESK,2017).

FIGURA 11: Linha do Tempo de atualizações do REVIT.
FONTE: Autodesk.

Segundo Azhar et al, [s.d] o Green Building Studio, gera uma análise energética
baseada na web que permite ao usuário avaliar o impacto ambiental da construção de
componentes individuais na etapa de planejamento da construção. As capacidades de
análise primária do software incluem energia e análise térmica, análise de iluminação e
sombra, e análises de custo.
Em 2016, uma nova ferramenta foi adicionada ao GBS, o Insight360 que permite o
usuário analisar as diferenças de performance energéticas com as alterações da orientação
espacial da construção, mudança de materiais, proporção entre esquadrias e alvenarias
externas e explorar os impactos no aproveitamento energético do edifício através de
variações no projeto arquitetônico. A inclusão do EnergyPlus permitiu o cálculo de carga
térmica de aquecimento e resfriamento (heating and cooling loads) para identificar os
impactos energéticos anuais gerados pelo edifício em modelo (INSIGHT 360, 2017).
35

4. ESTUDO DE CASO

4.1 Localização e Caracterísiticas do Edifício
Este trabalho realizará uma simulação energética através do Revit / EnergyPlus
buscando soluções de melhoria na eficiência energética do bloco D, edifício da UFRJ que
abriga as aulas da engenharia civil, petróleo e ambiental, localizado na Av. Athos da
Silveira Ramos 149, figura 12.
A escolha desta edificação para estudo ocorreu devido a sua importância para os
alunos de engenharia civil, a facilidade de visitação, obtenção dos dados para a sua
modelagem e a busca por melhorias no conforto dos seus usuários.

FIGURA 12: Localização do Edifício Universitário.
FONTE: Google Maps.

Projetado em 1956 pelo arquiteto Jorge Moreira, o Centro de Tecnologia teve sua
concepção dividindo as diversas especialidades de engenharia em seis blocos de dois
pavimentos, dispostos paralelamente, saparados por pátios e jardins, sobre pilotis duplos.
Porém, desde sua construção, inúmeras modificações foram realizadas, tais como
reformas, restaurações e até alterações arquitetônicas.
A adaptação mais relevante nesta edificação ocorreu devido à necessidade de
ampliação do número das salas de aula, com a crescente demanda de estudantes da escola
politécnica. Portanto, os pilotis foram cercados por alvenaria confiando o pavimento
térreo, figura 13. Esta transformação se evidencia pela existência de pilares dentro das
salas de aula, situação que não constava no projeto de Jorge Moreira.

FIGURA 13: Foto do Centro de Tecnologia (1960 x 2018)
FONTE: Banco de Imagens (UFRJ) / Foto do autor.

Após tais modificações, atualmente, a edificação do bloco D possui as seguintes
características:

TABELA 10: Características do Bloco D
Área dos Pavimentos 115 m x 21 m = 2.415 m2
Pé Direito 4,0 m
Altura da Edificação 12,0 m
Área Total Construída 4.830 m2
Salas de Aula 22
Banheiros 10
Salas de Departamento 5
Salas de estudo, pesquisa e outros 7

FONTE: Autor.

4.2 Modelo para Análise Energética

Para a modelagem da volumetria da edificação proposta foi utilizado o software
REVIT 2017 da Autodesk. Esta ferramenta permite um ganho de tempo em sua rapidez
de modelagem através da parametrização dos elementos construtivos. Assim, tem-se
como resultado um volume automaticamente parametrizado, tornando simples a
modificação das suas dimensões, figura 14.

FIGURA 14: Modelagem de uma parede no REVIT 2017.
FONTE: REVIT 2017.

As alterações realizadas na volumetria são automaticamente representadas em outras
vistas, facilitando a visualização em diferentes perspectivas durante o processo de
modelagem da edificação.
A modelagem passa pelo processo de duas etapas: a transferência das medidas da
edificação para o programa, gerando um modelo arquitetônico, e o posicionamento
espacial do edifício no mapa geográfico onde se encontra.
A primeira etapa foi realizada após as medições em campo, no qual resultou em
um modelo 3D da arquitetura da edificação, representado pela figura 15. As demais
dependências da do edifício constam no anexo A deste trabalho.

FIGURA 15: Ambas vistas em perspectiva da fachada do edifício universitário, modelado no Software
REVIT 2017.
FONTE: Autor.

A etapa seguinte consta do posicionamento geográfico do edifício. No mesmo
software é possível definir suas coordanadas geográficas, figura 16, onde será importado
características como a intensidade solar, o caminho do sol (figura 17) e os efeitos de
sombramento da edificação no decorrer dos dias do ano.

FIGURA 16: Posicionamento das Coordenadas Geográficas no REVIT 2017.
FONTE: Autor.
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FIGURA 17: Simulação do Caminho Solar e Sombreamento da Edificação (dia 28/01/2018 as 10:00).
FONTE: Autor.

Concluídas ambas as etapas, é preciso definir a dimensão dos materiais e suas
caracterísitcas térmicas associadas, que em seguida serão utilizadas no INSIGHT 360, ua
extensão do REVIT 2017 onde se é possível avaliar o desempenho térmico da edificação.

4.3 Simulação
Na plataforma BIM, cada elemento construtivo denota de propriedades físicas,
gráficas e térmicas. Para uma simulação energética, os principais parâmetros a serem
estudados são as propriedades analíticas térmicas, tais como transmitânca térmica (U) e
absortância ().
Ambas normativas brasileira e portuguesa possuem intervalos específicos para tais
parâmetros, buscando um melhor conforto para os usuários da edificação. Com base
nestes parâmetros, foram realizadas três simulações energéticas a fim de se estudar o atual
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desempenho da edificação. As simulações foram denominadas: simulação básica,
simulação NBR15.575 e Simulação da Certificação Portuguesa.

4.3.1 Simulação Básica
Para a primeira simulção energética, foram utilizados os materiais básicos cadastrados
na biblioteca do REVIT 2017 sem a alteração de suas características , dando assim nome
a esta simulação.
Os principais elementos abordados tanto pela certificação portuguesa, quanto a
Norma de Desempenho são as vedações externas e o sistema de cobertura da edificação,
que representam o elemento construtivo de influência direta no desempenho térmico da
edificação. Logo, foram adotados os seguintes dados da parede externa e cobertura as
segunites informações da figura 18.

FIGURA 18: Caracterização da parede externa em alvenaria e pintura / Caracterização do telhado de
fibrocimento.
FONTE: Autor.
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Definidas as propriedades dos materiais, o software poderá simular as cargas térmicas
que inflenciam no desempenho final da edificação. Esta simulação se dá início na aba
Analyze,figura 19, onde será criado um modelo térmico 3D da edificação (Generate
Insight).

FIGURA 19: Menu Analyze do REVIT 2017.
FONTE: Autor.

O programa de análise térmica gera os resultados de cada espaço individual do interior
da edificação,denominado Room (apêndice B), além do resumo dos principais resultados
em relação a edificação como um todo demonstrados na figura 20. O Building Summary,
explica características do edifício como um todo, tais como a área dos pavimentos (SF) e
volumetria (CF), além das cargas térmicas de aquecimento e arrefecimento.
O primeiro resultado a ser estudado é Cooling Total Load (CTL), referente a carga
total de resfriamento do ambiente, ou seja, a energia em BTU/h necessária para resfriar a
edificação.
Outro resultado da análise é o Cooling Latent Load (CLL), ou seja, a medida de
energia necessária para desumidificar o ar do edifício independente da humidade externa.
Este fator sofre influência principalmente da ocupação do ambiente com pessoas e
equipamentos, e a humidade do ar que circula na edificação.
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Também será avalidad a Cooling Load Density (CLD), que consiste na carga total de
resfriamento dividido pela soma das áreas dos pavimentos do edifício, segundo a fórmula:
CLD =
𝐶𝑇𝐿Σ Á୰ୣaୱ ୢ୭ୱ Pavi୫ୣ୬୲୭ୱ
Neste trabalho, não serão avaliados fatores de heating, ou seja, aquecimento do
ambiente estudado pois a edificação está localizada em uma região tropical, não
possuindo nenhum sistema de aquecimento dentro de suas dependências.
Por último, o software é capaz de estimar os gastos energéticos do edifício em
kWh/m2/yr. Desta maneira, a primeira simulação obteve os seguintes resultados:

FIGURA 20: Resultados da Análise Térmica Modelo Simples.
FONTE: Autor.

4.3.2 Simulação NBR 15.575
A segunda base de simulação será rodada com a adaptação dos elementos de vedação
de acordo com a norma de desempenho 15.575 apresentadas no capítulo 3.3 deste
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trabalho. A firgura 21 apresenta as caracterísitcas adotadas para as vedações externas da
edificação.

Fonte: Autor.

FIGURA 21: Caracterização da Vedação Externa Segundo NBR 15.575.
FONTE: Autor.
De maneira análoga, foram modificadas as características térmicas adotadas para o
elemento da cobertura em fibrocimento, demonstrado através da figura 22. Também foi
disponibilizado o resultado de duas Rooms no apêndice C deste trabalho.
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FIGURA 22: Caracterização da Cobertura Segundo NBR 15.575.
FONTE: Autor.

Logo, o novo modelo adapatado as propriedades adotadas na Norma de Desempenho
gerou os seguintes resultados apresentados na figura 23.
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FIGURA 23: Resultados da Análise Térmica segundo NBR 15.575.
FONTE: Autor.

4.3.3 Simulação da Certificação Portuguesa
Por último, será utilizado os dados fornecidos pela legislação portuguesa que abrange
o desempenho térmico das edificações. Desta forma, as características adotadas para as
paredes de alvenaria externa e o sistema de coberturas são representados respectivamente
pelas figuras 24 e 25.

FIGURA 24: Caracterização das Paredes em Alvenaria Segundo a Certificação de Portugal.
FONTE: Autor.
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FIGURA 25: Caracterização da Cobertura Segundo a Certificação de Portugal.
FONTE: Autor.
Logo, o INSIGHT 360 gerou um novo modelo térmico, gerando os seguintes
resultados de cargas térmicas para a edificação, figura 26, além dos resultados dos Rooms
30 e 77 apresentados no apêndice D.

FIGURA 26: Resultados da Análise Térmica Segundo a Certificação Energética de Portugal.
FONTE: Autor.
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4.3.4 Resultado das Simulações Iniciais

A partir do resultado das simulações, é possível comparar os resultados gerados pelo
software.
TABELA 11: Resumo dos Resultados das Análises Térmicas.

Cooling Total
Load (Btu/h)
Cooling Latent
Load (Btu/h)
Cooling Load
Density
(Btu/h.ft2)
kWh/m2/yr
Simulação Simples 539.616,69 25.025,32 21,20 176,0
Simulação Norma de
Desempenho
537.673,31 24.947,00 21,18 175,0
Simulação Norma de
Portugal
531.055,62 24.515,84 21,20 174,0

FONTE: Autor.
Através da tabela de resultados, é possível comparar as cargas térmicas de
arrefecimento e a energia consumida pela edificação em cada uma das simulações. Apesar
da Certificação Portuguesa estar adaptada ao clima europeu, sua legislação possui um
maior rigor comparado a Norma de Desempenho, sendo necessário parede de menor
transmitância térmica, ou seja, com maior isolamento entre o ambiente intero e externo
do edifício, o resultado gerado pelo EnergyPlus permitiu identificar um variação pouco
significante entre os modelos.
A maior variação ocorre na coluna de Cooling Total Load, entre a simulação simples
e a com parâmetros de Portugal, sendo uma variação de 1,6%. Já de acordo com a carga
energética consumida pelo edifício, esta variação é reduzida para 1,1%.
Através destes resultados é possível criar duas hipóteses. A primeira é que o Bloco D
se encontra dentro dos parâmetos da NBR 15.575, mesmo tendo sido construído mais de
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50 anos antes da Norma entrar em viagor. A segunda é que os parâmetros adotados pelo
Norma Portuguesa não se demonstraram tão eficientes quando aplicados ao edifício, não
trazendo resultados significativos no ganho de desempenho térmico da edificação.

4.4 Projetos de Otimização do Desempenho Energético

Além da busca de adaptação do Bloco D às Normativas nacionais e internacionais,
foram realizadas simulações modificando a estrutura da cobertura, a fim de buscar
melhorias de desempenho. Desta forma foram realizadas três novas simulações:
substtuindo o telhado de fibrocimento pela convencional telha cerâmica, remodelando o
telhado para um novo telhado simples de 4 águas mantendo o material original e uma
combinação utilizando o novo telhado de telha cerâmica.
O primerio modelo gerado foi a substituição do telhado de fibrocimento pela telha
cerâmica, figura 27.

FIGURA 27: Mudança de Material da Cobertura da Edificação.
FONTE: Autor.

A mudança de material gerou uma nova simulação térmica da edificação que obteve
os seguintes resultados, figura 28 e apêndice E.
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FIGURA 28: Resultados da Simulação com o Novo Material da Cobertura.
FONTE: Autor.
A segunda modificação desejado era a nova modelagem da estrutura do telhado. O
telhado real da edificação foi susbtituído por um telhado convencional de 4 águas, com
uma inclinação de 8% . Na figura 29 é possível ver em perspectiva a nova modelagem de
telhado utilizada para simular as mudanças de desempenho térmico da edificação.

FIGURA 29: Nova Modelagem do Bloco D com Substituição do Telhado Original.
FONTE: Autor.
Nesta simulação foi mantido o material original do telhado em fibrocimento, sendo
verificado apenas a influência da arquitetura do telhado no seu desempenho térmico.
Logo, a simulação térmica gerada obteve os seguintes resultados, figura 30 e apêndice F.
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FIGURA 30: Resultados da Simulação com Modificação Estrutural do Telhado.
FONTE: Autor.
Por último, foi realizada uma nova simulação aproveitando o novo modelo de telhado
de 4 águas, porém com a cobertura de telhas cerâmicas. Esta nova simulação obteve os
seguintes resultados apresentados na figura 31 e no apêndice G.

FIGURA 31: Resultados da Simulação com Modificação Estrutural do Telhado e com Cobertura em
Telha Cerâmica.
FONTE: Autor.

A tabela 14, a seguir, apresenta um resumo dos resultados gerados pela segunda
rodada de simulações