O crescente interesse de promover a sustentabilidade em edificações antigas, como a redução de custos com gastos em energia elétrica, vem motivando projetos de modernização baseados em estudos de eficiência e análise energética. Dessa forma, simulações de gastos anuais de energia em softwares fornecem as maiores fontes de consumo implementadas no projeto original, direcionando para projetos de retrofit.
O EnergyPlus é o software mais utilizado em simulações de balanço energético. Entretanto, a entrada de dados é complicada e pouco intuitiva. Por esse motivo, é recomendada a utilização de softwares auxiliares para a representação do modelo da edificação e a inserção de seus parâmetros. Assim, usualmente, utiliza-se o SketchUp para a representação 3D da edificação e o plug-in OpenStudio para a definição das zonas térmicas e aplicação dos parâmetros de caracterização dos ambientes.
Análise energética do Prédio Centenário
Motivo
Convocada para colaborar com a iniciativa ZISPOA, a OTMZA desenvolveu um projeto de auditoria de análise energética para o prédio Centenário, situado no campus centro da UFRGS. Esse acompanhamento possuía como objetivo simular o atual consumo de energia da edificação em um ano de funcionamento, fornecendo um modelo de análise para futuras modificações que visem a redução de gastos com energia elétrica.
Mas o que é a ZISPOA?
Conforme é explicado no site www.zispoa.info, a Zona de Inovação Sustentável de Porto Alegre (ZISPOA) é o primeiro passo de implementação da Estratégia Econômica Leapfrog, que visa tornar o Estado do Rio Grande do Sul o lugar mais sustentável e inovador da América Latina até 2030. Essa estratégia econômica, financiada pelo Banco Mundial, foi elaborada para o Governo do Estado pela Global Urban Development (GUD).
A ZISPOA é um movimento cidadão independente que trabalha para transformar partes dos bairros Azenha, Bom Fim, Centro Histórico, Cidade Baixa, Farroupilha, Floresta, Independência, Rio Branco, Santa Cecília e Santana em lugares mais sustentáveis e inovadores.
Diversas atividades estão sendo elaboradas para promover o desenvolvimento da região, as quais você encontra com maiores detalhes em www.zispoa.info/atividades.
Metodologia
Após a coleta de informações relacionadas à ocupação, equipamentos elétricos, ar condicionado, materiais de construção e plantas baixas, foi realizada a modelagem do Prédio Centenário sobre os softwares SketchUp e OpenStudio.
A partir disso, foram nomeados os espaços e estipuladas as zonas térmicas, regiões com pontos de mesma temperatura e condições de ar homogêneas. Por esse motivo, os cálculos se baseiam num modelo pontual, ou seja, cada zona possui um conjunto de propriedades que não variam no seu interior.
Segue, abaixo, a imagem do modelo realizado utilizando o SketchUp. Em roxo, estão as sombras relacionadas aos prédios mais próximos do Prédio Centenário. Como as espessuras das paredes são inseridas como valores numéricos, o prédio apresentou-se de forma irregular e diferente do seu exterior original. Além disso, devido ao desnível da rua em relação ao prédio foi inserida uma área sobre as paredes externas do subsolo a qual atribuiu-se uma condição de contorno de contato com o solo.
Foi inserido um arquivo climático referente a Porto Alegre obtido no site do EnergyPlus. Tal conjunto de dados informa a localização geográfica do modelo e dias de projeto, representando o comportamento climático em dias diversos do ano.
Para definir a ocupação de cada espaço, o gasto proveniente dos equipamentos elétricos e das luzes é preciso criar schedules, que se tratam de gráficos da variação da ocupação/uso ao longo do dia. Em geral foram utilizados gráficos fracionais com valores máximos, por exemplo, da potência total dos equipamentos, estipulados conforme as características de cada sala. Outras variáveis atribuídas foram os materiais de construção e o sistema do ar condicionado correspondente, um VRF (Variant Refrigerant Flow).
Resultados da Análise Energética
A simulação gerou dados referentes ao consumo total para um ano completo, assim como os valores divididos de consumo de equipamentos elétricos, luzes e ar condicionado. Além disso, outras particularidades também foram mostradas.
Os dados obtidos a partir da simulação foram validados através da comparação com os gastos de energia elétrica registrado pela empresa responsável. As medições eram tomadas com um período de 15 minutos durante 12 meses entre 2018 e 2019.
A seguir, temos um gráfico referente ao gasto anual de energia elétrica representado pela média de consumo diário para cada mês. Tais dados são interessantes para a análise do uso do ar condicionado, o qual funciona majoritariamente durante o verão. Para o inverno, seu uso foi definido como nulo.
Além do mais, referindo-se á temperatura, foi possível comparar a sua variação para duas salas localizadas em extremidades opostas do prédio. Conforme o gráfico ao lado, para a sala de zona térmica 15, há a influência direta da sombra proveniente do prédio próximo. Dessa forma, pode-se comprovar isso comparando com a sala de zona térmica 18 pela diferença entre as linhas de temperatura mostradas.
