ALDOMAR PEDRINI

Desenvolvimento de Metodologia de Calibrao de

Modelos para Simulaes Trmica e Energtica de

Edificaes

Dissertao apresentada ao Curso de Ps-

Graduao em Engenharia Civil da

Universidade Federal de Santa Catarina

como parte dos requisitos para a obteno

do ttulo de Mestre em Engenharia Civil

Florianpolis

1997

Desenvolvimento de Metodologia de calibrao de

modelos para simulaes trmica e energtica de

edificaes

ALDOMAR PEDRINI

Dissertao apresentada ao Curso de Ps-Graduao em Engenharia

Civil da Universidade Federal de Santa Catarina como parte dos

requisitos para a obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil

rea de concentrao: Construo Civil

Orientador: Prof. Roberto Lamberts.

Florianpolis

1997

PEDRINI, Aldomar. Desenvolvimento de Metodologia de Calibrao

de Modelos para Simulaes Trmica e Energtica de Edificaes,

1997. 186p. Dissertao (Mestrado em Engenharia Civil) Curso

de Ps-Graduao em Engenharia Civil, Universidade Federal de

Santa Catarina.

Orientador: Roberto Lamberts

Defesa: 23/06/97

O trabalho rene, avalia e prope mtodos de determinao e

calibrao de modelos de edificaes para simulaes trmicas e

energticas. Os mtodos consistem em criar modelos com diferentes

nveis de complexidade de um mesmo caso real e avali-los atravs

de comparaes de desempenhos simulados com reais obtidos por

medies e monitorao em campo a partir desses resultados so

determinadas tcnicas de calibraes que consistem de correes e

ajustes das variveis que caracterizam o modelo. Os resultados

demonstram as limitaes e potenciais dos mtodos, servindo como

parmetros importantes a profissionais que atuam no diagnstico

trmico e energtico de edificaes.

Dissertao defendida e aprovada em 23 de junho de 1997 pela comisso

examinadora

_______________________________________________Prof. Roberto Lamberts, Ph.D. - Orientador

_______________________________________________Prof. Roberto de Oliveira, Dr. - Coordenador do CPGEC

Banca Examinadora:

_______________________________________________Prof. Roberto Lamberts, Ph.D. - Moderador

ECV/UFSC

_______________________________________________Prof. Paulo Smith Schneider, Dr. - Membro

EMC/UFRGS

_______________________________________________Prof. Carlos Alfredo Clezar, Ms.C. - Membro

EMC/UFSC

_______________________________________________Prof. Fernando Oscar Rutkay Pereira, Ph.D. - Membro

ARQ/UFSC

_______________________________________________Prof. Jos Antnio Bellini da Cunha Neto, Dr. - Membro

ECV/UFSC

_______________________________________________Prof. Vicente de Paulo Nicolau, Dr. - Membro

ECV/UFSC

Agradecimentos

Marcinha, aos nossos pais e ao Roberto Lamberts.

Aos amigos e colaboradores Fernando Rutkay Pereira, Jos Antnio Bellini da Cunha

Neto e Vicente de Paulo Nicolau.

Aos integrantes da banca, Prof. Carlos Alfredo Clezar e Prof. Paulo Smith Schneider.

Ao LMPT (Laboratrio de Meios Porosos e Propriedades Termofsicas de Materiais), e

aos seus coordenadores Paulo C. Philippi, Jos Antnio Bellini da Cunha Neto, Vicente

de Paulo Nicolau. Aos seus pesquisadores que contribuiram diretamente com o trabalho:

Nathan Mendes, Saulo Gths, Mrio Vargas, Anastcio Silva Jnior, Roberto Gaiser,

Rodrigo Prsico de Oliveira, Luis Fernandes Lemos, e Anderson Alves. E aos seus

pesquisadores que contriburam indiretamente com o trabalho: Zhi Rong Liang, Celso

P. Fernandes, Andr Bueno, Fbio Magnani, Itamar Cndido Perini, Carlos E. Paghi.

Ao companheiro de labortorio Enedir Ghisi pelas correes finais.

Ao acadmico de engenharia civil Vilmar GrdtnerSilveira.

CELESC, ao seu grupo CQDE e em especial ao tcnico Grson.

ELETROSUL. As todos do depto. de manuteno, e seus integrantes Herto

Lunardelli (refrigerao), Ronald Joo Roussenq (eltrica e refrigerao), Mrio Cesar

da Rosa (eltrica), Vilmar Augusto Azambuja (eltrica) e Jos Lus da Silva. Ao

integrantes do DOS, Engo. Fernando Mussoi e Engo Jaime Ruben Cabrera

Ao LABSOLAR, ao seu coordenador Prof. Srgio Colle e ao seu pesquisador Slvio

Mantelli.

Aos pesquisadores do NPC: Luis Alberto Gmes e Solange Gourlart.

Aos pesquisadores ngelo Bulla, e Marcos Barros de Souza.

Alessandro Gil Catto, da Optimum Engenharia.

Ao CNPq, pela bolsa de estudos e insumos.

Ao curso de Ps-Graduao em Engenharia Civil.

Sumrio

Sumrio

Lista de Figuras.............................................................................................................. i

Lista de Tabelas ............................................................................................................ v

Lista de Abreviaturas, Siglas e Termos ........................................................................ vi

Lista de Smbolos......................................................................................................... ix

Lista de Modelos Usados .............................................................................................. x

Resumo ............................................................................................................... xii

Abstract .............................................................................................................. xiii

1. Introduo................................................................................................................. 1

1.1. Panorama Energtico .................................................................................... 3

1.2. Consumo de Energia em Edificaes............................................................. 4

1.3. Medidas de Eficincia Energtica em Edificaes Comerciais....................... 5

1.4. Uso de Programas Computacionais na Avaliao das Medidas de Reduo de

Consumo de Energia................................................................................... 6

1.5. Escolha do Programa..................................................................................... 7

1.6. O Programa DOE-2.1E ................................................................................. 7

1.7. Calibrao de Modelos para o DOE-2.1E...................................................... 9

1.8. Objeto de estudo ......................................................................................... 10

1.9. Estrutura da Dissertao.............................................................................. 12

2. Reviso Bibliogrfica.............................................................................................. 14

2.1. Modelos ..........................................................................................................

................................................................................................................. 14

2.1.1. Limitaes da modelagem............................................................... 15

2.1.2. Estrutura do Modelo Segundo o DOE-2.1E..................................... 16

2.1.3. Levantamento de Sensibilidade de Variveis ................................... 21

2.2. Calibrao de Modelos................................................................................ 23

2.2.1. Ajustes por Consumo Total de Energia Eltrica Medida em Perodos

........................................................................................................ 24

2.2.2. Avaliao de Dados Horrios .......................................................... 25

2.2.3. Ajuste atravs de Consumo de Energia por Uso Final...................... 25

2.2.4. Ajuste atravs de Monitorao em Curtos Perodos de Tempo) -

STEM (Short Term Energy Monitoring) .......................................... 28

Sumrio

2.2.5. Comparao MCT & STEM............................................................ 34

2.3. Caractersticas do Sistema de Monitorao.................................................. 35

2.4. Determinao de Desempenho de Resfriador de Lquido............................. 36

3. Metodologia............................................................................................................ 38

3.1. Grupo I ou Calibrao Mensal..................................................................... 39

3.1.1. Desenvolvimento da Planilha............................................................. 41

3.1.2. Escolha do ano de referncia ............................................................. 41

3.1.3. Compilao do Primeiro Modelo....................................................... 42

3.1.4. Identificao das Fontes de Carga Trmica........................................ 43

3.1.5. Levantamento de Sensibilidade.......................................................... 44

3.1.6. Ajuste de Variveis ........................................................................... 44

3.1.7. Anlise de Parmetros ....................................................................... 46

3.2. Grupo II ou Calibrao Horria ................................................................... 47

3.2.1. Auditoria ........................................................................................... 47

3.2.2. Monitorao de Temperatura Interna ..........................................