Desempenho Termoenergético de Edificações Sob a Ótica das Mudanças Climáticas: Uma Revisão Sistemática

Este artigo parte da premissa de que as alterações climáticas registradas são consequências do aquecimento global, sendo seus efeitos passíveis de mensuração no ambiente construído. As condições internas de conforto e habitabilidade nas edificações têm sido estudadas com amparo de simulação computacional de cenários futuros, tomando-se por base arquivos climáticos que incorporam os efeitos do aquecimento. O objetivo deste trabalho é elaborar um panorama das publicações científicas acerca das projeções de aumento da temperatura interna e do consumo de energia elétrica em edificações, considerando os parâmetros do Quarto Relatório (AR4) do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Utilizou-se da metodologia de revisão sistemática para reconhecer os critérios considerados no estabelecimento dos cenários futuros (2020, 2050 e 2080) e a distribuição espacial dos estudos sobre o tema. Os resultados apontam para uma grande variabilidade da demanda de energia, justificada pelas diferenças nos critérios adotados, nas tipologias construtivas e na localização dos edifícios pesquisados. Um recorte para o setor residencial brasileiro, revela que apesar das disparidades entre as demandas previstas nos cenários de aquecimento global, todas as provisões indicam elevação de consumo energético para manutenção da habitabilidade nas zonas bioclimáticas brasileiras, sendo, portanto, indispensável considerar a resiliência das edificações como forma de estratégia de adaptação

Efeitos do Aquecimento Global nas Estratégias de Projeto das Edificações por Meio de Cartas Bioclimáticas

Pensar nas consequências do fenômeno do aquecimento global tem ganhado importância mundial, inclusive no ambiente construído. O presente trabalho tem por objetivo analisar as estratégias passivas de projeto por meio de cartas bioclimáticas para as das Zonas Bioclimáticas (ZB) 5, 6, 7 e 8 do estado de Mato Grosso. Para o estudo foi considerado o cenário de emissões A2, considerado como pessimista pelo Quarto Relatório (AR4) do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). A metodologia consiste de três etapas: i) caracterização do clima e bioclima das ZB; ii) elaboração dos arquivos climáticos futuros (2020, 2050 e 2080) por meio do método “morphing” e a ferramenta Climate Change World Weather Generator (CCWorldWeatherGen) e iii) elaboração das cartas bioclimáticas por meio do software Analysis BIO com vistas à obtenção das horas anuais demandadas pelas estratégias passivas de projeto. Os resultados apontam para aumento das temperaturas médias anuais, alcançando valores superiores a 30,0°C e redução da umidade relativa do ar anual, atingindo valores inferiores a 60% em todas as ZB até o final do século. As estratégias de condicionamento artificial sombreamento terão maior demanda anual e as de massa térmica/aquecimento solar e ventilação reduzirão em todas ZB. As horas de desconforto por calor irão aumentar nas ZB 5, 6 e 7 e reduzirão na ZB 8. As horas de desconforto por frio irão reduzir em todas as ZB, até o final do século

Revisão sistemática e patentária sobre geotermia aplicada a sistemas de resfriamento de edificações, em clima tropical.

Constata-se que, atualmente, há um aumento da demanda para resfriamento de ambientes, visando a obtenção de condições adequadas de conforto térmico, em consequência do fenômeno de aquecimento global. Nesse sentido, também ocorre aumento da demanda de energia para abastecê-los e se destacam estudos sobre sistemas de condicionamento térmico passivos ou complementares aos sistemas ativos, tal como a geotermia. Assim, tem-se por objetivo investigar a aplicação da geotermia como estratégia de resfriamento em clima tropical, identificando suas potencialidades e viabilidade. Utiliza-se de revisão bibliográfica e patentária, tendo sido selecionadas 25 publicações científicas e 226 patentes em bases de dados. Os resultados evidenciam a Coréia do Sul e Estados Unidos como líderes de mercado; as tecnologias se relacionam às máquinas e equipamentos do setor de climatização. As pesquisas reconhecem os benefícios econômicos e ambientais da geotermia em comparação com soluções tradicionais, muito embora, somente um único estudo tenha sido localizado para climas tropicais

Influência da absortância em sistemas verticais: Diagnóstico do impacto no consumo energético de um edifício comercial na cidade de Sinop-MT / Influence of absortance in vertical systems: Diagnosis of the impact on the energy consumption of a commercial building in the city of Sinop-MT

As radiações captadas e absorvidas pela envoltória das edificações, influenciam diretamente no desempenho térmico das edificações, tornando imprescindível diagnosticar os impactos ocasionados pela modificação das absortâncias na envoltória, nas condições de conforto térmico dos usuários e principalmente no consumo energético para alcançar melhores níveis de desempenho. Em vista disso a atual pesquisa pretende analisar a influência da mudança da absortância em sistemas construtivos verticais e, avaliar o consumo energético para resfriamento de uma edificação comercial para a cidade de Sinop-MT, utilizando da aplicação do balanço térmico em simulações computacionais. As etapas metodológicas para tal consistem em caracterização do objeto de estudo e definição dos sistemas construtivos e das propriedades termofísicas da envoltória, definição da simulação computacional para fins de quantificação do consumo energético por meio da aplicação da metodologia de balanço térmico. Os resultados apontaram variação linear do consumo de acordo com o aumento da absortância, sendo esse aumento de +2,73% no sistema P1, de +2,52% no sistema P2 e de + 1,13% no sistema P3, resultado no consumo de 61.093kWh/ano, de 60.683kWh/ano e de 51.150kWh/ano, respectivamente, para absortância de 0,8. Desta forma, verificou-se que as maiores porcentagens de aumento são dos sistemas convencionais (tijolos cerâmicos) e, as maiores diferenças quando comparadas aos sistemas de bloco. Conclui-se que, de forma quantitativa, a influência da absortância nas paredes podem ter influência significativa no consumo energético das edificações, assim, percebeu-se que os modelos 0,8 e 0,3 representaram, respectivamente, o pior e melhor caso de consumo.

Efficiency decay in photovoltaic panels: a study in a residential positive energy building

Incentivos para Edificações de Energia Positiva e Quase Zero destacam-se, principalmente focadas em energias renováveis. Contudo, as perdas e o decaimento de eficiência podem impactar no rendimento de painéis fotovoltaicos. Essa pesquisa objetiva quantificar o impacto das perdas e do decaimento de eficiência em painéis fotovoltaicos, considerando uma edificação residencial de energia positivaem diferentes localidades. As demandas energéticas quantificaram-se no EnergyPlus e simulou-se a quantidade de painéis, as perdas e o impacto do decaimento de eficiência de 0,5%a.a no System Advisor Model. Os resultados mostraram que a demanda energética de Cuiabá foi 28% maior comparado a Manaus. A produção energética dos painéis após 25 anos foi menor que a demanda da edificação em todos os casos, com diferença de 3,29% em São Paulo e 4,74% em Manaus. Conclui-se que as perdas e o decaimento devem ser considerados em projetos de energias renováveis, segundo as condições de contorno da edificação.Incentives in Zero and PositiveEnergy Buildings have been growing, mainly with focus on renewable energies. However, losses and decay in efficiency can impact in photovoltaic panels efficiency. This research aims to quantify the impact of losses and the decay of efficiency in photovoltaic panels, considering a residential Positive Energy Building in different locations. The energy demands were quantified in EnergyPlus and the number of panels, losses and the impact of the 0.5% p.a. efficiency decay in the System Advisor Model was simulated. The results showed that Cuiabá's energy demand was 28% higher compared to Manaus. The energy production of the panels after 25 years was less than the building demand in every case, with a difference of 3.29% in São Paulo and 4.74% in Manaus. It is concluded that losses and decay must be considered in renewable energy projects, according to the building’s boundary conditions

Índice de Mobilidade Urbana Sustentável (IMUS) para o Domínio Planejamento Integrado em Sinop-MT

Com base no Índice de Mobilidade Urbana Sustentável – IMUS- desenvolvido por Costa (2008) este trabalho tem por objetivo aferir, através do cálculo dos indicadores, os aspectos positivos e negativos na atual conjuntura de desenvolvimento e mobilidade urbana, relacionado ao domínio Planejamento Integrado, no município de Sinop/MT. Os dados aferidos entre os meses de agosto e outubro de 2015 estão relacionados a um contexto específico no tempo, podendo ser reavaliados em situações futuras, em função de mudanças, de ordem econômica, social, ambiental ou do próprio sistema de mobilidade urbana. Obteve-se o IMUS de 0,551 para o município de Sinop. Nesta avaliação, considera-se que Sinop atingiu uma pontuação mediana de acordo com a escala proposta pelo IMUS. O município tem buscado a viabilização de um desenvolvimento mais sustentável, porém, ainda tem muito que ajustar quanto ao planejamento integrado, a partir de ações integradas e de pessoal qualificado. As ações de reconhecimento e fiscalização estão presentes,   ainda assim, o município possui pendências de regularização de novos bairros e condomínios residenciais, faltam escolas e postos de saúde, reflexos do constante e acentuado crescimento do município. Observa-se ainda que os problemas encontrados impactam de maneira mais significativas as populações mais carentes, que ocupam as áreas mais distantes do centro da cidade

Efficiency decay in photovoltaic panels: a study in a residential positive energy building

Incentivos para Edificações de Energia Positiva e Quase Zero destacam-se, principalmente focadas em energias renováveis. Contudo, as perdas e o decaimento de eficiência podem impactar no rendimento de painéis fotovoltaicos. Essa pesquisa objetiva quantificar o impacto das perdas e do decaimento de eficiência em painéis fotovoltaicos, considerando uma edificação residencial de energia positivaem diferentes localidades. As demandas energéticas quantificaram-se no EnergyPlus e simulou-se a quantidade de painéis, as perdas e o impacto do decaimento de eficiência de 0,5%a.a no System Advisor Model. Os resultados mostraram que a demanda energética de Cuiabá foi 28% maior comparado a Manaus. A produção energética dos painéis após 25 anos foi menor que a demanda da edificação em todos os casos, com diferença de 3,29% em São Paulo e 4,74% em Manaus. Conclui-se que as perdas e o decaimento devem ser considerados em projetos de energias renováveis, segundo as condições de contorno da edificação.Incentives in Zero and PositiveEnergy Buildings have been growing, mainly with focus on renewable energies. However, losses and decay in efficiency can impact in photovoltaic panels efficiency. This research aims to quantify the impact of losses and the decay of efficiency in photovoltaic panels, considering a residential Positive Energy Building in different locations. The energy demands were quantified in EnergyPlus and the number of panels, losses and the impact of the 0.5% p.a. efficiency decay in the System Advisor Model was simulated. The results showed that Cuiabá's energy demand was 28% higher compared to Manaus. The energy production of the panels after 25 years was less than the building demand in every case, with a difference of 3.29% in São Paulo and 4.74% in Manaus. It is concluded that losses and decay must be considered in renewable energy projects, according to the building’s boundary conditions

Revisão sistemática e patentária sobre geotermia aplicada a sistemas de resfriamento de edificações, em clima tropical.

It appears that, currently, there is an increase in the demand for cooling environments, aiming at obtaining adequate conditions of thermal comfort, as a result of the phenomenon of global warming. In this sense, there is also an increase in the energy demand to supply them and studies on passive thermal conditioning systems or complementary to active systems, such as geothermal energy, stand out. Thus, the objective is to investigate the application of geothermal as a cooling strategy in a tropical climate, identifying its potential and viability. It uses a bibliographic and patent review, having selected 25 scientific publications and 226 patents in databases. The results show South Korea and the United States as market leaders; the technologies relate to machines and equipment in the air conditioning sector. Research recognizes the economic and environmental benefits of geothermal over traditional solutions, although only a single study has been located for tropical climates.Parece que, actualmente, hay un aumento en la demanda de ambientes refrescantes, con el objetivo de obtener condiciones adecuadas de confort térmico, como resultado del fenómeno del calentamiento global. En este sentido, también se observa un aumento de la demanda energética para abastecerlos y destacan los estudios sobre sistemas de acondicionamiento térmico pasivo o complementarios a los sistemas activos, como la geotermia. Así, el objetivo es investigar la aplicación de la geotermia como estrategia de enfriamiento en un clima tropical, identificando su potencial y viabilidad. Utiliza una revisión bibliográfica y de patentes, habiendo seleccionado 25 publicaciones científicas y 226 patentes en bases de datos. Los resultados muestran a Corea del Sur y Estados Unidos como líderes del mercado; las tecnologías se refieren a máquinas y equipos en el sector del aire acondicionado. La investigación reconoce los beneficios económicos y ambientales de la geotermia sobre las soluciones tradicionales, aunque solo se ha localizado un único estudio para climas tropicales.Constata-se que, atualmente, há um aumento da demanda para resfriamento de ambientes, visando a obtenção de condições adequadas de conforto térmico, em consequência do fenômeno de aquecimento global. Nesse sentido, também ocorre aumento da demanda de energia para abastecê-los e se destacam estudos sobre sistemas de condicionamento térmico passivos ou complementares aos sistemas ativos, tal como a geotermia. Assim, tem-se por objetivo investigar a aplicação da geotermia como estratégia de resfriamento em clima tropical, identificando suas potencialidades e viabilidade. Utiliza-se de revisão bibliográfica e patentária, tendo sido selecionadas 25 publicações científicas e 226 patentes em bases de dados. Os resultados evidenciam a Coréia do Sul e Estados Unidos como líderes de mercado; as tecnologias se relacionam às máquinas e equipamentos do setor de climatização. As pesquisas reconhecem os benefícios econômicos e ambientais da geotermia em comparação com soluções tradicionais, muito embora, somente um único estudo tenha sido localizado para climas tropicais

Energia Armazenada no Dossel Urbano, Ilha de Calor e Consumo Energético de Edifícios em Clima Tropical

The objective of this study is to evaluate the relationships between the energy stored in the canopy, the heat island (ICU) and the energy consumption of buildings located in urban and rural sites, in a tropical climate. Meteorological stations were used to collect data on energy balance, flow of heat stored in the soil, temperature and absolute humidity of the air, in the dry and rainy seasons. The heat flux in the soil was measured using a flow meter and the energy stored in the urban canopy was estimated. The Cooling Degree-Hour parameter was used to derive the energy consumption for cooling the bedrooms of a hypothetical building, located in urban and rural sites. The results indicated differences between the balance of available energy and stored energy in urban and rural sites, as well as between air temperature and humidity. The difference of 0.3MJ m-2day-1 of energy stored more in the urban environment in relation to the rural one, in the dry month, corroborated to raise the ICU intensity of 2.2°C, on average, in the urban canopy. In the rainy season, the difference was 0.8MJ m-2day-1 and an increase of 1.4°C was observed in the ICU. The bedrooms in the building located in the urban environment demanded 4.6kW/(m2month) more in September, to maintain the same thermal conditions as in February, which required 1.4kW/(m2month). The results demonstrate that buildings under the effect of the urban heat island phenomenon require greater energy demand to maintain similar conditions of habitability than in rural areas.El objetivo de este estudio es evaluar las relaciones entre la energía almacenada en el dosel, la isla de calor (ICU) y el consumo de energía de edificios ubicados en sitios urbanos y rurales, en un clima tropical. Se utilizaron estaciones meteorológicas para recolectar datos sobre balance energético, flujo de calor almacenado en el suelo, temperatura y humedad absoluta del aire, en las épocas seca y lluviosa. El flujo de calor en el suelo se midió con un medidor de flujo y se estimó la energía almacenada en el dosel urbano. El parámetro Grado-Hora de Enfriamiento se utilizó para derivar el consumo de energía para enfriar los dormitorios de un edificio hipotético, ubicado en sitios urbanos y rurales. Los resultados indicaron diferencias entre el balance de energía disponible y energía almacenada en sitios urbanos y rurales, así como entre temperatura y humedad del aire. La diferencia de 0,3MJ m-2día-1 de energía almacenada más en el ambiente urbano en relación al rural, en el mes seco, corroboró elevar la intensidad de la UCI de 2,2°C, en promedio, en el dosel urbano. En época de lluvias la diferencia fue de 0,8MJ m-2día-1 y se observó un aumento de 1,4°C en la UCI. Los dormitorios del edificio ubicado en el entorno urbano demandaron 4,6kW/(m2mes) más en septiembre, para mantener las mismas condiciones térmicas que en febrero, que requirió 1,4kW/(m2mes). Los resultados demuestran que los edificios bajo el efecto del fenómeno de la isla de calor urbana requieren una mayor demanda energética para mantener unas condiciones de habitabilidad similares a las de las zonas rurales.O objetivo deste estudo é avaliar as relações entre a energia armazenada no dossel, a ilha de calor (ICU) e o consumo energético de edificações localizadas em sítios urbano e rural, em clima tropical. Foram utilizadas estações meteorológicas para coletar dados de saldo de energia, fluxo de calor armazenado no solo, temperatura e umidade absoluta do ar, nas estações climáticas seca e chuvosa. O fluxo de calor no solo foi medido por meio de fluxímetro e a energia armazenada no dossel urbano foi estimada. Utilizou-se o parâmetro de Graus-Hora de Resfriamento para derivar o consumo de energia para refrigeração dos dormitórios de uma edificação hipotética, localizada nos sítios urbano e rural. Os resultados indicaram diferenças entre o saldo de energia disponível e a energia armazenada nos sítios urbano e rural, bem como entre a temperatura e umidade do ar. A diferença de 0,3MJ m-2dia-1 de energia estocada a mais no meio urbano em relação ao rural, no mês seco, corroborou para elevar a intensidade da ICU de 2,2°C, em média, no dossel urbano. No período chuvoso, a diferença foi de 0,8MJ m-2dia-1 e observou-se elevação de 1,4°C na ICU. Os dormitórios da edificação localizada no meio urbano demandaram 4,6kW/(m2mês) a mais no mês de setembro, para manter as mesmas condições térmicas do mês de fevereiro, que demandou 1,4kW/(m2mês). Os resultados demonstram que as edificações sob o efeito do fenômeno de ilha de calor urbana requerem maior demanda de energia para a manutenção de condições similares de habitabilidade que no meio rural

Blocos de concreto com resíduos de PET: alternativa para sustentabilidade urbana

Research that focuses on incorporating recyclable materials in the production of construction elements and components is important to reduce the consumption of non-renewable natural resources. The objective is to demonstrate the technical feasibility of producing a dry concrete mixture with the incorporation of polyethylene terephthalate (PET) residues for the manufacture of simple hollow concrete blocks. The following methodological steps were taken: dosage study, made specimens with dry concrete replacing the sand with PET residue in the percentages of 0, 5, 10, and 15%; evaluation of the physical and mechanical properties of the specimens; production of reference blocks and with sand replacement by PET flakes; and, evaluation of the blocks physical and mechanical properties. The progressive introduction of PET in the cementitious matrix of the concrete increased the water absorption and voids index in the surveyed traces, as well as reduced the specific mass and compression resistance. The blocks attended the dimensional and physical requirements. To meet the minimum resistance, the percentage of incorporation of PET in the block must be reduced to 7%. It is demonstrated that PET recycling is technically feasible for the production of concrete blocks, avoiding their destination to illegal areas or landfills, contributing to urban sustainability.La investigación que se centra en la incorporación de materiales reciclables en la producción de elementos y componentes de construcción es importante para reducir el consumo de recursos naturales no renovables. El objetivo es demostrar la viabilidad técnica de producir hormigón seco con la incorporación de residuos de tereftalato de polietileno (PET) para la fabricación de bloques de hormigón simple de tipo hueco. Se siguieron los siguientes pasos metodológicos: estudio de dosificación, realizando probetas con hormigón seco reemplazando la arena con residuo de PET en los porcentajes de 0, 5, 10 y 15%; evaluación de las propiedades físicas y mecánicas de las probetas; e, producción de bloques de referencia y sustitución de escamas de PET por arena; evaluación de las propiedades físicas y mecánicas de los bloques. La introducción progresiva de PET en la matriz cementosa del hormigón aumentó la absorción de agua y el índice de huecos en las trazas, reduciendo la masa específica y la resistencia a la compresión. Los bloques cumplieron con los requisitos dimensionales y físicos. Para cumplir con la resistencia, el porcentaje de incorporación de PET en la mezcla debe reducirse al 7%. El reciclaje de PET es técnicamente factible para la producción de bloques de hormigón, evitando su destino en zonas ilegales y rellenos sanitarios, contribuyendo a la sostenibilidad urbana.Pesquisas que foquem em incorporar materiais recicláveis na produção de elementos e componentes construtivos são importantes com vistas a reduzir o consumo de recursos naturais não renováveis. Objetiva-se demonstrar a viabilidade técnica de produção de concretos secos com incorporação de resíduos de polietileno tereftalato (PET) para a fabricação de blocos de concreto simples do tipo vazado. Seguiu-se as seguintes etapas metodológicas: estudo de dosagem, confeccionado corpos de prova com concreto seco substituindo a areia por resíduo de PET nas percentagens de 0, 5, 10 e 15%; avaliação das propriedades físicas e mecânicas dos corpos de prova; e, produção dos blocos de referência e com substituição de areia por flakes de PET; avaliação das propriedades físicas e mecânicas dos blocos. A introdução progressiva de PET na matriz cimentícia do concreto elevou a absorção de água e de índice de vazios nos traços, reduzindo a massa específica e resistência à compressão. Os blocos atenderam aos requisitos dimensionais e físicos. Para atendimento da resistência, a porcentagem de incorporação de PET no traço deve ser reduzida para 7%. A reciclagem de PET é tecnicamente viável para produção de blocos de concreto, evitando sua destinação a áreas ilegais e aterros, contribuindo com a sustentabilidade urbana