Casa Eficiente

Simulação Computacional do Desempenho Termo-Energético

Simulações para o Projeto

• Simulações feitas com o software EnergyPlus

• Dados climáticos de referência: Florianópolis

• 10 modelos computacionais

Modelo 1 – Caso de Referência

• Padrões construtivos inadequados ao clima local, ineficientes sob

o ponto de vista bioclimático e energético:

Cobertura de fibrocimento com forro de madeira;

Parede simples de tijolo sem isolamento térmico;

Janelas com vidros simples e sem proteções solares;

Climatização artificial nos quartos e sala (equipamentos tipo ACJ, com

etiqueta “D” pelo INMETRO), acionados de OUT-DEZ (T > 24°C) e

ABR-SET (T < 18°C);

Lâmpadas incandescentes.

Modelo 3 – Uso Eficiente dos

Equipamentos

Mesmas características do Modelo 2, adicionado ao uso mais

eficiente dos equipamentos.

Modelo 2 – Equipamentos Eficientes

• Mesmas características construtivas do Caso de Referência, com

exceção das cargas internas:

Equipamentos eficientes, com etiqueta “A” do INMETRO (freezer,

geladeira e condicionadores de ar);

Lâmpadas fluorescentes compactas.

Demais Modelos

Coberturas com Isolamento Térmico

Paredes Duplas com Isolamento Térmico

Paredes Duplas e Coberturas com Isolamento

Aberturas com Protetores Solares

Vidros Duplos

Condicionamento Alternativo (natural / insufladores)

Modelo 10 - Casa Eficiente

Incorporação conjunta das tecnologias propostas nas simulações

anteriores, representando o projeto final da Casa Eficiente.

Por limitações técnicas, não foram incluídos os sistemas de

geração de energia fotovoltaica interligada à rede e o uso racional

de água.

Consumo de Energia

Distribuição do Consumo Energético

Calibração – Simulação x Real

Motivos da Defasagem entre a Simulação e o

Real

Diferença nas características dos materiais utilizados no envelope

da edificação e variações construtivas (absortância);

Erro na estimativa de ganho de calor pelos equipamentos;

Erro na estimativa da velocidade de infiltração do ar

Análise do desempenho térmico da casa eficiente

• Definição bom desempenho térmico

Características construtivas Conforto sem equipamentos

– Definição conforto Térmico segundo a ANSI/ASHRAE

Estado de espírito do usuário características do usuário e do ambiente

A utilização da ventilação diurna e noturna para o

conforto no verão

• Controle das aberturas para ventilação (duas maneiras de promover o conforto)

Efeito direto: aumento da velocidade do ar

Efeito indireto: resfriamento do ambiente durante a noite

• Ventilação temperatura interior próxima a exterior

Utilização da ventilação pela população de forma menos eficiente – oposta ao ideal

Definição da melhor estratégia de uso da ventilação da

Casa Eficiente

• Realização de 4 simulações com padrões de aberturas diferentes

• Condições:

Período mais quente do ano - novembro a abril

Ano climático de referência

Temperatura do ar dos quartos e da sala

Temperaturas limite de conforto: 18°C a 26°C

Simulações

• Simulação 1 – sem ventilação

• Simulação 2 – ventilação diurna (8:00 às 21:00 horas)

• Simulação 3 – ventilação noturna (21:00 as 8:00 horas)

• Simulação 4 – ventilação diurna e noturna (temperatura interna acima de 26°C e externa

superior à interna)

Comparação dos resultados

• Temperatura externa do

ar média de 23,1°C

• Temperatura externa

máxima do ar de 35,7°C

• Maior parte do

desconforto devido ao

calor

Temperatura Externa

Graus-hora de desconforto de novembro a abril para as 4 situações

• Comparação Ambiente Externo x Ambiente Interno

• Comparação Sem Ventilação x Ventilação Diurna

• Melhor situação: Ventilação Diurna e Noturna

Aquecimento Solar Passivo e Conforto no Inverno

Uso de persianas como controle da incidência de radiação solar direta no interior da casa

durante os meses de maio a outubro.

• Verificou-se e comparou-se os graus-

hora de desconforto dos dois casos e do

ambiente externo. O cálculo foi realizado

utilizando-se os dados de temperatura do

ar da sala e dos quartos, considerando-se

as temperaturas limites de conforto de

18°C a 26°C.

Aquecimento Solar Passivo e Conforto no Inverno

• Verifica-se que o desconforto no exterior da Casa foi aproximadamente 25 vezes maior

que o desconforto no interior da edificação, em qualquer dos ambientes, nas duas

simulações. Nos três ambientes analisados, a quantidade de graus-hora de desconforto

foi menor para o caso com abertura das persianas.

Aquecimento Solar Passivo e Conforto no Inverno• Verifica-se que, no caso com as persianas abertas, as temperaturas dos dois quartos

mantêm-se acima dos 18°C em quase todos os dias, com exceção apenas dos dias 6 a

8 de agosto. Durante todos os dias desse mês, o aproveitamento do sol para

aquecimento foi favorável ao conforto.

O Desempenho das Coberturas da Casa Eficiente

• Telha metálica com isolamento térmico: Ambiente de Sala

• Telha de barro, com isolamento térmico e refletivo: Quarto de casal e cozinha

• Telhado vegetado: Banheiro, quarto de solteiro e área de serviços.

Com a simulação do modelo computacional, obteve-se os dados de saída os valores de

ganho de calor dos ambientes a partir de suas coberturas, sendo possível comparar a

quantidade de calor que cada tipo de cobertura transmite ao ambiente. Foram

apresentados os dados de quatro ambientes: sala, quarto de casal, quarto de solteiro e

banheiro. Os ganhos de calor dos ambientes a partir de suas coberturas, foi comparado

para os dias com a máxima e a mínima temperatura do ar do ano climático de referência de

Florianópolis.

O Desempenho das Coberturas da Casa EficienteObserva-se no gráfico do período de verão (7 a 9 de janeiro):

• A cobertura com telha metálica (sala) e com telha de barro (quarto de casal) promovem

ganho de calor no período diurno e perda de calor no período noturno

• O telhado vegetado (quarto de solteiro e banheiro) maiores ganhos de

calor no período noturno e ganhos menores, ou até perdas de

calor no período diurno.

O Desempenho das Coberturas da Casa Eficiente

O gráfico abaixo é referente ao período de inverno (5 a 7 de agosto).

• Coberturas com telha metálica e com telha de barro, promovem ganho de calor no período

diurno e perda de calor no período noturno. Porém, no inverno, as perdas noturnas são

bem mais elevadas

• Telhado vegetado apresenta pequenos

ganhos de calor no período noturno, e

pequenas perdas de calor durante o dia.

Conclusões

• O uso de programas computacionais para simulação de edificações tem se mostrado

eficiente no auxílio às análises de desempenho termo-energético.

• A simulação permite e facilita algumas análises de desempenho térmico dos

componentes construtivos, de eficiência energética, do uso da ventilação natural, do uso

do aquecimento solar passivo.

• Os resultados apontaram que a abertura das persianas no período diurno favoreceu o

conforto nos ambientes da Casa.

• Tanto as coberturas com telha metálica como as com telha de barro ganham e perdem

calor nos momentos mais indesejados.

• O telhado vegetado, é a cobertura que mais favorece o desempenho térmico da Casa

Eficiente

Leonardo Melo Bittencourt

Maria Isabel Martins

Tiago Levi Cardoso