CENPES IIo novo centro de pesquisas da Petrobras

Rio de Janeiro

eco-eficiência: conforto ambiental e energia na arquitetura de menor impacto ambiental

LABAUT – Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética

Departamento de Tecnologia da Arquitetura

Faculdade Arquitetura de Urbanismo – Universidade de São Paulo

Rio de Janeiro / Baía de Guanabara

CENPES II:1 Prédio Central 2 Laboratórios 3 Centro de Convenções 4 Realidade Virtual 5 Empreiterópolis 6 Oficinas 7 Orquidário 8 Planta Piloto 9 Restaurante

10 CENPES I

programa de usos

o edital do concurso e o interesse por uma arquitetura de menor impacto ambiental

premissas de projeto

1. orientação solar adequada

2. forma arquitetônica: adequada aos condicionantes climáticos locais e padrão de uso para a minimização da carga térmica interna

3. material construtivo das superfícies opacas e transparentes: termicamente eficiente

4. superfícies envidraçadas: taxa de WWR (window wall ratio) adequada às condições de conforto térmico e luminoso internos

5. proteções solares externas: adequadas às fachadas

6. ventilação natural: aproveitamento adequado dos ventos para resfriamento e renovação do ar interno

7. aproveitamento da luz natural

8. uso da vegetação

9. sistemas para uso racional de água e reuso

10. materiais de baixo impacto ambiental: dentro do conceito de desenvolvimento sustentável

a busca pela certificação “verde”

LEED, Leadership in Energy and Environmental Design (Green Building Rating System), DOE, USA,1996

fases de desenvolvimento do projeto de eco-eficiência

fase 1 – concurso integração das exigências de eco-eficiência ao partido arquitetônico:

implantação e arquitetura dos edifícios

fase 2 – consolidação das principais estratégias de projeto

definição das condições ambientais de exposição: clima, acústica e insolação

estabelecimento dos critérios de desempenho

fase 3 – 1a avaliação do desempenho ambiental de edifícios e espaços abertos

edifícios: conforto térmico, luminoso, acústico e os impactos no consumo de energia

espaços abertos: conforto térmico

fase 4 – otimização do desempenho ambiental dos edifícios

estudo de alternativas para o projeto arquitetônico: distribuição dos espaços internos, detalhamento e especificações

fase 1

integrando arquitetura e estratégias para a eco-eficiência

24

22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

DNOSAJJMAMFJ

Resfriamento ativo

Massa térmica

Ventilação

Zona de conforto

1. proteção solar2. ventilação natural3. cores claras4. baixa inércia térmica5. alto isolamento térmico

diagnóstico climático preliminar e diretrizes de projeto

orientação e forma

proteções solares, aberturas, materiais, tratamento dos espaços abertos

ensaios preliminares de insolação do conjunto e da unidade dos laboratórios

Wind Simulation

ensaios preliminares de ventilação do conjunto

fase 2

consolidação das principais estratégias de projeto

condições ambientais de exposição: clima, acústica e insolação

critérios de desempenho

+desenvolvimento metodológico

+aplicação de ferramentas avançadas de simulação computacional

banco de dados climáticos

0%

10%

20%

30%

40%

50%N

NE

E

SE

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SW

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NW

0,0

5,0

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15,0

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30,0

35,0

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8760 horas ao longo do ano

Tem

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r (º

C)

0

200

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1200

8760 horas ao longo do ano

Rad

iaçã

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W/m

2)

ano climático de referência

Dados da estação meteorológica do Galeão 1998-2003

Laboratório Master, IAG/USP

estudos de insolação do conjunto

solstício de verão no período da manhã (9h)projeção de sombras do Prédio Central sobre os laboratórios no solstício de verão

hierarquização de áreas para os painéis fotovoltaicos

simulação de vento a 10 metros de altura simulação de vento no nível do pedestre

estudos de ventilação do conjunto

estudos de pressão e velocidade do vento nas envoltórias dos edifícios

fase 3

1a avaliação de desempenho ambiental

edifícios

conforto térmico, luminoso, acústico e os impactos no consumo de energia

espaços abertos

conforto térmico+

desenvolvimento metodológico +

aplicação de ferramentas avançadas de simulação computacional

 Espaços externos com toda

radiação solar incidente e metade da ventilação natural (rv*)

  

 Espaços externos com

metade da radiação solar incidente e metade da ventilação natural (r*v*)

  

 Espaços externos com toda

radiação solar incidente e sem ventilação natural (r)

  

   

Centro de Convenções

Arq.Benedito Abbud - paisagismo

propostas, metas e critérios de desempenho térmico e energético das edificações

zona de conforto nos ambientes ventilados naturalmente

modelo adaptativo de conforto para o Rio de Janeiro

laboratórios e ambientes de trabalho

avaliação preliminar do potencial de ventilação natural

e aplicação da estratégia de modo misto

análise comparativa de desempenho térmico e eficiência energética

ambiente de trabalho dos laboratórios – parâmetros de operação para a climatização artificial

Porcentagem do ano em conforto

Porcentagem de Período de com semAbertura das Janelas Ventilação ocupação ocupação

10% 24hs 13,50%50% 24hs 24,30% 48,40%50% 17hs às 10hs 19,40%

100% 24hs 30%

ambiente de trabalho dos laboratóriosdesempenho térmico com a introdução da ventilação natural

desempenho luminoso

simulação da iluminação natural – pavimento 4 do prédio centraldistribuição de iluminâncias antes da definição do layout

simulação da iluminação natural

laboratórios - otimização da penetração da iluminação naturalestudo com aletas refletoras na cobertura para a maximização da captação de luz sem o acesso solar direto

solstício de verão às 12h - papel da cobertura inferior na reflexão da luz natural para o interior por meio de janelas altas

norte sul

fase 4

otimização do desempenho ambiental dos edifícios

estudo de alternativas para o projeto arquitetônico: distribuição dos espaços internos, detalhamento e especificações

aplicação de ferramentas avançadas de simulação computacional

ambientes climatizados artificialmente

prédio central

modelo de simulação do desempenho térmico

Tipo de carga

Carga térmica máxima (kW)

Fevereiro Anual

22°C / 50% 24°C / 50% 26°C / 65% 24°C / 50% 26°C / 65%

Resfriamento 31,86 29,02 26,22 27,49 24,69

Desumidificação 21,28 19,50 12,15 31,04 15,14

Total 49,23 41,80 31,83 43,00 30,02

Cargas térmicas máximas para o escritório leste no 2º pavimento com o uso de vidro laminado verde e laminado incolor 7mm

Ganhos e perdas térmicos

-35000

-30000

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Hora

Car

ga

térm

ica

(W)

Carga sensível Ganhos solares Ventilação Condução opaco

Condução transp Trocas internas Ganhos internos

24°C e 50% UR - quadro de cargas do escritório leste no 2º pavimento, com condicionamento misto e uso de vidro laminado verde e laminado incolor 7mm

centro de convenções

modelo de simulação do desempenho térmico

Área de eventos

Sala 1

Sala 2

Sala 3

Sala 4 Sala 5 Sala 6

Lanchonete

pav. sup

auditório

foyer

laboratórios

modelo de simulação do desempenho térmico

ambientes com ventilação natural

empreiterópolis

modelo de simulação do desempenho térmico

considerações finais

A relevância dada às questões de conforto ambiental, energia e baixo impacto ambiental na fase do projeto conceitual arquitetônico foi decisiva para o desempenho dos edifícios e espaços abertos.

Softwares de simulação computacional avançados foram ferramentas essenciais para as análises de desempenho e conseqüentes aprimoramentos da arquitetura.

A experiência de projeto e da avaliação de desempenho ambiental desse trabalho foi pautada em uma abordagem contemporânea do processo de projeto na prática brasileira, com resultados bastante satisfatórios, tendo em vista o rigor das condições ambientais locais.

LABAUT FAUUSP Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência EnergéticaLaboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética

Departamento de TecnologiaDepartamento de Tecnologia http://www.usp.br/fau/labaut

Coordenadoras do projetoJoana Gonçalves, Prof. Dr. – jocarch@usp.brDenise Duarte, Prof. Dr. – dhduarte@terra.com.br

equipe técnicaAlessandra Prata, Arq. Dra. FAUUSPAndrea Bazarian, Arq. MSc. FAUUSPAnna Christina Miana, Arq. Doutoranda FAUUSPCecília Muller, Arq. MSc. FAUUSPFernando Cremonesi, Prof. MSc. FAUUSPGisele De Benedetto, Arq. MSc. FAUUSPJosé Ovídio Ramos, Arq. MSc. FAUUSPLeonardo Monteiro, Arq. Dr. FAUUSPMônica Marcondes, Arq. Dra. FAUUSPRafael Brandão, Arq. Dr. FAUUSP

consultores agradecimentosAnésia Barros Frota, Prof. Dr. (FAUUSP) Norberto Moura, Prof. Dr. FAUUSPCelso Shimomura, Economista Bruna Luz, Arq. Doutoranda FAUUSPFúlvio Vitorino, Eng. Dr. (IPT) Luciana Ferreira, Arq. Mestranda FAUUSPMárcia Alucci, Prof. Dr. (FAUUSP) Rodrigo Cavalcante, Arq. MSc. FAUUSP

Paula Constante Santos, Arq. FAUUSP