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  • ANLISE DO DESEMPENHO TRMICO DE UMA EDIFICAO EM TERMOS DA CLASSIFICAO JUNTO AO RTQ-C: SIMULAO

    COMPUTACIONAL DAS SALAS DE AULA DO 3 ANDAR DA ESCOLA DE ARQUITETURA DA UFMG

    Renata Pietra Papa (1); Roberta Vieira Gonalves de Souza (2)

    (1) Bolsista DTI Laboratrio de Conforto Ambiental e Eficincia Energtica no Ambiente Construdo Universidade Federal de Minas Gerais e-mail: renatapietra@gmail.com

    (2) Laboratrio de Conforto Ambiental e Eficincia Energtica no Ambiente Construdo - Departamento de Tecnologia da Arquitetura e do Urbanismo Escola de Arquitetura

    Universidade Federal de Minas Gerais e-mail: robertavgs2@gmail.com

    RESUMO

    O Governo Brasileiro lanou em 2009 o RTQ-C Regulamento Tcnico da Qualidade para Eficincia Energtica em Edifcios Comerciais, de Servios e Pblicos. Tal regulamento visa classificar o desempenho termo-energtico da edificao levando em considerao sua envoltria, iluminao e sistema de ar condicionado. O regulamento prev que para ambientes condicionados naturalmente, deve ser usada a simulao computacional para determinao das horas de conforto durante o perodo de ocupao. Este trabalho busca verificar, ento, o desempenho trmico das salas de aula do 3 andar do prdio da Escola de Arquitetura da UFMG. Tal objeto de estudo est inserido em uma edificao modernista da dcada de 30, com caractersticas construtivas prprias, sendo a maior rea de fachada orientada para leste-oeste. Para efeito de anlise e simulao, foram considerados os materiais de construo, a orientao da implantao, as aberturas, o sistema de iluminao e a ocupao das salas de aula. De posse do resultado obtido, pde-se analisar o desempenho da rea estudada em termos de classificao do RTQ-C.

    Palavras chave: salas de aula, desempenho trmico, simulao computacional, RTQ-C.

  • 1 INTRODUO

    A recente crise energtica mundial despertou uma preocupao generalizada com relao s questes que vo desde o nvel de gerao, transmisso at o consumo final de energia. Ao mesmo tempo, organizaes polticas e civis vem desenvolvendo um papel significativo na busca pela sustentabilidade, no s disseminando informaes, incentivando o desenvolvimento de pesquisas, mas tambm implementando leis de reduo do consumo energtico.

    As edificaes so grandes responsveis por parte expressiva deste consumo de energia. Neste aspecto, a atuao do projetista (engenheiro, arquiteto) bastante significativa. O conhecimento de critrios de eficincia energtica em edificaes e suas aplicaes ainda ao nvel do projeto podem reduzir significativamente o consumo final de energia.

    No Brasil, 44,7% da energia utilizada se destinada s edificaes residenciais, comerciais e pblicas. Deste total 22,1% destinam-se s edificaes residenciais e 22,6% s comerciais e pblicas. Nestas ltimas a mdia de consumo por uso deve-se iluminao artificial 44%, ar condicionado 20% e equipamentos 36% (BEN, 2009).

    Considerando tal panorama, em 08 junho de 2009 o Governo Brasileiro lanou o RTQ-C Regulamento Tcnico da Qualidade para Eficincia Energtica em Edifcios Comerciais, de Servios e Pblicos atravs da Portaria no 163. Tal regulamento visa classificar o desempenho termo-energtico da edificao levando em considerao sua envoltria, iluminao e sistema de ar condicionado (BRASIL, 2009).

    Inserido neste contexto, este trabalho verifica, em termos de classificao do RTQ-C, o desempenho trmico da envoltria das salas de aula do 3 andar do prdio da Escola de Arquitetura da UFMG. Para isso foi adotado o mtodo da simulao computacional onde foram consideradas as caractersticas construtivas, a orientao, a implantao, as aberturas, o sistema de iluminao e a ocupao do local.

    A seguir so apresentadas, de forma resumida, as diretrizes do RTQ-C com destaque para a metodologia de simulao computacional determinada pelo regulamento. feita tambm uma reviso bibliogrfica relacionada aos parmetros de horas de conforto no ambiente construdo. Em seguida apresentada a metodologia, os resultados e anlises. A concluso final faz as consideraes desta pesquisa.

    1.1 RTQ-C

    O RTQ-C Regulamento Tcnico de Qualidade do Nvel de Eficincia Energtica em Edificaes Comerciais, de Servio e Pblicos, 2009 especifica requisitos tcnicos e mtodos para classificao de edificaes quanto ao nvel de eficincia energtica. Esta certificao pode ser atribuda tanto a edificaes existentes quanto a projeto de novas edificaes.

    Na fase inicial a certificao de carter voluntrio e passar a ser obrigatria em um prazo a ser definido. Tal regulamento aplicado a edificaes com rea til superior a 500,00 m e/ou tenso de abastecimento de 2,3kV, podendo ser os edifcios condicionados artificialmente, parcialmente condicionados ou no condicionados.

    A classificao da edificao deve atender aos requisitos relativos ao desempenho da envoltria, sistema de iluminao e sistema de condicionamento de ar. Para todos os requisitos existe um nvel de eficincia que varia de A (mais eficiente) a E (menos eficiente). Partes do edifcio tambm podem ser classificadas separadamente quanto ao nvel de eficincia, recebendo assim a classificao parcial. Apenas no quesito envoltria, o nvel de eficincia deve ser obtido para toda a edificao. J o sistema de iluminao e o condicionamento de ar podem ser estabelecidos para um pavimento ou um conjunto de salas.

  • Existem dois mtodos de classificao do nvel de eficincia energtica: o mtodo prescritivo onde se aplica uma equao vlida para edifcios condicionados ou no, e o mtodo de simulao, onde feita a avaliao do desempenho termo-energtico dos edifcios, tambm aplicvel a edificaes ventiladas natural ou artificialmente. O mtodo prescritivo no dispensa a simulao computacional, sendo esta necessria para obteno de um equivalente numrico para a ventilao natural, que dever ser lanada na equao de classificao final da edificao.

    Para a obteno da classificao geral do edifcio, efetua-se um clculo, inserindo na equao final os valores dos seguintes requisitos com os respectivos pesos:

    ( ) 10

    EqNumV

    AU

    ANC5

    AU

    APT

    AU

    ACEqNumCA.0,40.EqNumDPI0,30.EqNumV

    AU

    ANC5

    AU

    APT

    AU

    ACEqNumEnv.0,30.PT b+++++++=

    ....

    (eq.1)

    EqNumEnv - equivalente numrico da envoltria;

    EqNumDPI - equivalente numrico do sistema de iluminao, identificado pela sigla DPI, de Densidade de Potncia de Iluminao;

    EqNumCA - equivalente numrico do sistema de condicionamento de ar;

    EqNumV - equivalente numrico de ambientes no condicionados e/ou ventilados naturalmente;

    APT - rea de piso dos ambientes de permanncia transitria, desde que no condicionados;

    ANC - rea de piso dos ambientes no condicionados de permanncia prolongada;

    AC - rea de piso dos ambientes condicionados;

    AU - rea til;

    b - pontuao obtida pelas bonificaes, que varia de 0 (zero) a 1 (um).

    O valor obtido no resultado da equao classificar a edificao. Alm da pontuao geral, a edificao pode obter bonificaes a partir de iniciativas comprovadas que justifiquem a economia, como por exemplo, o uso racional de gua, a instalao de sistemas renovveis de energia (ex. aquecimento solar de gua) e nas inovaes tcnicas que comprovem o aumento de eficincia energtica na edificao.

    O escopo deste trabalho envolve a determinao das horas de conforto no perodo de ocupao de uma edificao ventilada naturalmente. Desta forma deve-se destacar que segundo o RTQ-C, nos edifcios no condicionados artificialmente obrigatria a comprovao, por simulao, de que o ambiente interno encontra-se com a temperatura dentro da zona de conforto durante um percentual de horas de ocupadas.

    1.1.1 Simulao

    Assim como no mtodo prescritivo, o RTQ-C determina alguns pr-requisitos para execuo da simulao. Estes pr-requisitos so relativos ao programa computacional e ao arquivo climtico adotado.

    Alm de ser validado pela ASHRAE Standard 140, o programa computacional adotado deve: permitir a anlise do consumo de energia do edifcio, modelar a inrcia trmica da edificao em 8760 horas por ano e permitir a variao da ocupao, potncia de iluminao, equipamentos e sistema de condicionamento, separados para cada dia da semana e feriados. O programa computacional deve ter capacidade de modelar vrias zonas trmicas e simular estratgias bioclimticas adotadas no projeto. O programa deve ainda permitir modelar todos os sistemas de condicionamento de ar listados na ASHRAE 90.1 bem como determinar a capacidade solicitada, produzindo um relatrio final de energia.

    J o arquivo climtico utilizado na simulao deve possuir no mnimo todos os parmetros relevantes simulao como temperatura, umidade, direo e velocidade do vento e radiao solar. Os dados climticos devem representar a Zona Bioclimtica onde a edificao est inserida e caso o projeto esteja localizado em regio que no possua arquivo climtico, deve-se utilizar o arquivo climtico da

  • regio mais prxima. O arquivo climtico deve ser aprovado pelo U.S. DOE Departamento de Eficincia Energtica e Energias Sustentveis dos Estados Unidos da Amrica ou por um laboratrio de referncia.

    No processo de simulao, o RTQ-C determina dois procedimentos distintos: um para edifcios condicionados artificialmente e outro para edifcios no condicionados. O procedimento de simulao para edifcios condicionados deve comparar dois modelos de edifcios: o edifcio proposto com suas condies reais e o edifcio similar que ser uma referncia do nvel de eficincia pretendido. Neste tipo de edificao a simulao computacional utilizada para comprovar que parmetros diferentes dos determinados no RTQ-C podem gerar economia de energia mantendo as condies de conforto no ambiente.

    Quando a edificao naturalmente ventilada ou no condicionada, a simulao dever ser efetuada para comprovar que nas zonas ocupadas por perodos de longa permanncia a temperatura do