Análise de eficiência energética em edifícios modulares leves

Abstract

Estima-se que as edificações sejam responsáveis por 40% do consumo energético na União Europeia. Este cenário demonstra a importância de serem estudadas alternativas de eficiência energética dos sistemas da edificação. À vista disso, este projeto centrou-se em avaliar a eficiência energética de um sistema construtivo do tipo modular leve, com ênfase na obtenção do conforto higrotérmico dos usuários. O objetivo geral desta dissertação é identificar e avaliar o impacto da fraca inércia térmica associada ao modelo construtivo BRICKITSMART, sem que isto implique constrangimentos ao conceito original do sistema de ser uma construção do tipo “Do It Yourself”. Realizou-se um estudo de revisão bibliográfica que contextualiza o problema de fraca inércia térmica associado a este tipo de construção, e identificaram-se os parâmetros essenciais que foram implementados na análise do desempenho térmico deste sistema construtivo. A análise centrou-se no estudo de 1 modelo, 12 condições de utilização e 10 alternativas para o aumento da inércia térmica, totalizando 120 cenários. A alternativa passiva estudada consiste na integração de bolsas de água nos elementos construtivos usando uma tecnologia do tipo Bag-in-Box®. Para a realização deste estudo recorreu-se à simulação dinâmica com auxílio do programa DesignBuilder versão V6.1.7.007, em que foram realizadas simulações anuais do balanço energético da edificação, com uma discretização de cálculo sub-horária. Obtiveram-se resultados de consumo energético para aquecimento e arrefecimento, bem como o perfil detalhado dos fluxos de calor pela envolvente ao longo do ano. O estudo permitiu concluir que é possível a garantia do conforto térmico dos usuários, mesmo em edificações de fraca inércia térmica, mas para isto é necessário um alto custo de climatização ativa, seja pela potência necessária, seja pelo consumo associado. As alternativas de inércia térmica permitiram a redução do consumo energético anual de até 29%. Ainda se identificaram diminuição da potência dos equipamentos de AVAC ou mesmo períodos em que não era necessário a climatização ativa ser acionada. Sendo ainda possível identificar os intervalos de temperatura de conforto térmico associadas à cada tipologia estudada. Finalmente, em como fecho do estudo foi possível definir recomendações relativamente à quantidade e localização dos elementos inerciais, em função do clima e da natureza das cargas internas.

Energy demand from buildings is early 40% of the energy consumption in the European Union. This scenario illustrates the importance of studying energy efficiency alternatives of building systems.Thereby this project aims to evaluate the energy efficiency of a light modular construction, focusing on obtaining hygrothermal comfort.The general objective of this dissertation is to identify and evaluate the impact of low thermal inertia, related to the constructive model BRICKITSMART, without implying any constraints to the original concept of the system as a “Do It Yourself” construction.A literature review study was carried out and it contextualizes the problem of low thermal inertia associated with this type of construction. And were identified the parameters that were implemented in the analysis of the thermal performance of this construction system.The analysis was madestudying1 model,12 different profiles,with 10 alternatives for each,for increased thermal inertia, totaling 120 scenarios.The passive alternative studied is the implementation of water bags in the building elements, with the Bag-in-Box®technology.To perform the analysis, dynamic simulation was used with the software DesignBuilder, version V6.1.7.007, in which annual simulations of the energy balance of the building were carried out using a specified sub-hourly calculation. Results of energy consumption for heating and cooling were obtained, as well as the detailed profile of heat flows.The developed study allowed to conclude that it is possible to achieve users thermal comfort, even in low thermal inertia buildings, but with a high cost associated with the air conditioning system, due to the equipment power or the associated consumption. Thermal inertia alternatives allowed the annual energetic consumption to be reduced by up to 29%. It was also identified a decrease in the power of HVAC equipment, and periods that air conditioning system was not needed to turn on. In addition, it was possible to identify the thermal comfort temperature intervals associated with each typology studied.Finally, to conclude the study it was able to define advices regarding the quantity and location of the inertial elements, due to the weather and internal loads.