Módulos de fachada para reabilitação eco-eficiente de edifícios

Tese de doutoramento em Engenharia CivilReduzir o consumo de energia e precaver o desperdício energético são alguns dos grandes objetivos da União Europeia (UE). Nesse contexto, a procura por novas tecnologias para a eficiência energética dos edifícios é urgente e pertinente uma vez que as tecnologias convencionais são relativamente pouco eficientes. Nas últimas décadas a tecnologia na área de fachadas sofreu avanços significativos, integrando elementos específicos para se adaptarem às condições externas e às exigências do utilizador. Dentre os componentes dos edifícios, as fachadas constituem um meio privilegiado para atuar e propor soluções, uma vez que influenciam o consumo de energia do edifício e o conforto dos seus ocupantes, dado que contribuem significativamente para a transferência de calor entre o ambiente interior e o ambiente exterior. Dessa forma, o objetivo deste trabalho de investigação foi o desenvolvimento de um sistema de fachadas denominado: “Módulos de Fachada para Reabilitação Eco- Eficiente de Edifícios”. Foram desenvolvidos pequenos componentes ajustáveis e intercambiáveis entre si, nomeadamente: grelha estrutural para montagem dos módulos; módulo padrão envidraçado fixo e móvel (projetante); módulo de proteção solar; módulo de ventilação; módulo parede de Trombe, módulo estufa e módulo fotovoltaico “girassol”, visando principalmente a eficiência energética. A metodologia consistiu no uso de simulações computacionais para determinação das condições de conforto térmico, iluminação natural e geração energética do módulo fotovoltaico e, além disso, foram realizados ensaios de caracterização espectrofotométrica dos vidros e ensaios em túnel de vento para o módulo de ventilação. Os resultados indicaram uma diminuição do consumo energético para os modelos simulados, principalmente devido ao uso de soluções passivas, como paredes de Trombe. O sistema de fachadas proposto resultou num sistema modular, com elementos passíveis de serem utilizados em conjunto ou separados, de forma flexível e versátil de acordo com a orientação solar e necessidades climáticas. A versatilidade e flexibilidade dos módulos é um importante diferencial do sistema, uma vez que permite uma abordagem arquitetónica diferente a cada aplicação, tal característica normalmente não é encontrada em sistemas de fachadas, que compreendem geralmente um único módulo. O uso deste sistema modular nos modelos indicou uma diminuição expressiva do consumo energético, principalmente devido ao uso dos módulos solares passivos. Espera-se que este sistema de fachada seja uma nova tecnologia que incorpora vidros de alto desempenho e soluções passivas, além de atender às exigências funcionais e estéticas.Reduction in energy consumption and avoidance of energy waste are two of the main objectives of the European Union (EU). In this scope, the search of new technologies for energy efficiency in buildings is urgent once conventional technologies are not efficient in most cases. Over past, facade technology has been significantly improved by specific elements and materials to adapt climate conditions and user’s requirements. Among building elements, facades are privileged components to study and propose solutions. They have major influence on energy consumption of buildings and in comfort of occupants, contributing significantly to the heat transfer between indoor and outdoor environment. In this context, the main objective of this research was the development of a new facade system named "Facade Modules for Eco-Efficient Renovation of Buildings". Small adjustable and interchangeable components were developed, namely structural grid for modules assembly, fixed and awning standard glazing modules, solar protection module, ventilation module, Trombe wall module, sunspace module and photovoltaic (PV) “sunflower”, to mainly improve energy efficiency. The methodology consisted in computer simulations to determine conditions of thermal comfort, daylighting, and energetic generation of PV module. Spectrophotometer tests for glazing and wind tunnel tests for ventilation module were performed. The results indicated a decrease in the energy consumption of the simulated models, mainly due to the use of passive solutions, such as Trombe walls. The proposed facade system resulted in a modular system, with elements capable of being used in group or separately, with flexible and versatile applications, according to solar orientation and climacteric needs. The versatility and flexibility of the modules is an important advantage of the system, once it allows a different architectural approach for each application, such this feature is not usually found in facade systems, that comprises generally a single module. The use of this modular facade system in the models indicated an expressive energy consumption decrease, mainly due to the use of passive solar modules. This facade system is expected to be a new technology incorporating high-performance glass and passive solutions, also meeting functional and aesthetic demands

Arterapia: Rede de desenvolvimento de atividades artísticas para amenização de efeitos da pandemia da COVID-19

Que a Arte funciona como instrumento de expressão e intervenção para a promoção da saúde e qualidade de vida, abrangendo as mais diversas linguagens é inegável. Jung, importante psiquiatra suíço (psicologia analítica) afirmou em 1920 que a “Arte é a expressão mais pura que há para a demonstração do inconsciente de cada um. É a liberdade de expressão, é sensibilidade, criatividade, é vida”. No período de isolamento, essa percepção só se intensificou, pois além das atividades normais de trabalho, tudo que desenvolvemos ou absorvemos envolve a arte e a criatividade. Diante disso, partindo do conceito da Psicologia de “Arteterapia”, a ideia do projeto de extensão ARTErapia foi estabelecer uma rede para a realização de atividades, que envolvam a criatividade em diferentes vertentes da arte, por uma equipe multidisciplinar; contando com profissionais docentes, pesquisadores (da área de arquitetura e engenharia, internos e externos à universidade), contribuindo com atividades distintas das que costumam desenvolver; além de profissionais da área de psicologia, artistas, fotógrafos, estudantes, entre outros, que em comum sentiram a necessidade de colaborar de alguma forma, nesse momento. As atividades englobaram as Artes Tradicionais e Artes Digitais, desenvolvidas com o suporte em ferramentas digitais de web conferência. Deste modo, tais eventos foram divulgados ao público universitário, bem como aos interessados do público em geral, incluindo o não especializado, interessado em dialogar, aprender ou aperfeiçoar seu conhecimento sobre algo novo, proporcionando assim melhores condições de saúde mental e aproximando a universidade da comunidade, além de promover informação e capacitação de forma gratuita

Avaliação de desempenho lumínico através de imagens HDR

Anais do V Encontro de Iniciação Científica e I Encontro Anual de Iniciação ao Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – EICTI 2016 - 05 e 07 de outubro de 2016 – Sessão EngenhariasAs decisões de projeto referentes à iluminação natural devem ser tomadas ainda na fase inicial, quando as configurações, aberturas, sistemas e sua integração ainda estão sendo formulados. Estudantes e professores podem se beneficiar da integração e planejamento da iluminação de forma correta, pois tal planejamento inclui benefícios, tais como maior frequência dos alunos; melhoria do desempenho acadêmico, e ainda, um ambiente menos estressante, além de redução no consumo energético. Sobre a qualidade de iluminação, podem ser utilizados estudos de luminância para um ambiente, que frequentemente estão acompanhados de novas ferramentas, como é o caso do uso de fotografias, que permitem realizar o estudo de maneira rápida e econômica em relação à maneira tradicional. Portanto, as imagens HDR compostas a partir de imagens digitais podem ser utilizadas, com algumas restrições de precisão, como ferramenta para levantamento da distribuição das luminâncias num ambiente. A luminância de uma superfície numa direção dada é a razão entre a intensidade luminosa naquela direção e a superfície aparente para o observador. A luminância será máxima quando o olho estiver na perpendicular da superfície luminosa, sendo que a mesma pode ser direta ou indireta. Será direta quando se tratar de superfícies iluminantes e indireta no caso de superfícies iluminadas. É a luminância que produz a sensação de claridade, sendo que a maior ou menor claridade com que os objetos iluminados são vistos depende de sua luminância e a percepção da luz é na realidade a percepção de diferenças de luminâncias, portanto, a luminância tem relação direta com o fenômeno do ofuscamento, ou seja, luz indesejada no campo visua

Avaliação de desempenho lumínico através de medições com luxímetro

Anais do V Encontro de Iniciação Científica e I Encontro Anual de Iniciação ao Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – EICTI 2016 - 05 e 07 de outubro de 2016 – Sessão EngenhariasO uso frequente de sistemas de iluminação e climatização artificiais nas edificações, principalmente as não residenciais, representa grande parte do consumo de energia elétrica atual. Observa-se que em países como o Brasil, que apresentam clima quente, tem-se levantado a preocupação do superaquecimento nas construções de uso público, ocasionando o uso de proteções solares mal dimensionadas, resultando no bloqueio de iluminação natural e no uso permanente de iluminação artificial na maior parte dos horários, e consequentemente aumentando o desperdício energético. Por isso, os projetistas devem planejar na fase inicial o uso da iluminação natural e artificial, de forma que juntas tenham a capacidade de criar um ambiente confortável e saudável, diminuindo o consumo energético e os impactos negativos gerados. Sem o planejamento adequado têm-se como consequência, edificações com condições pouco apropriadas para uso, o que justifica estudos para avaliação das condições de iluminação, de forma a fazer um diagnóstico e propor soluções para ambientes problemáticos. A iluminância recomendada no interior de um ambiente depende do tipo de atividades nele desenvolvidas, sendo que, as características dos envidraçados e as potencialidades de regulação dos mesmos, têm que se adequar à tais necessidades. Relativamente à qualidade de iluminação, os níveis de iluminância recomendados para certas tarefas estão bem definidos e, se forem especificados e implementados de acordo com as normas existentes, não deverão causar desconforto aos habitantes. Possuir iluminâncias suficientes para a realização das tarefas visuais (principal exigência quantitativa), constitui uma condição necessária, mas em muitas situações a visibilidade das tarefas visuais depende ainda de outros fatores, tais como: o modo como a luz é disponibilizada, as características de cor das fontes de iluminação e das superfícies internas, tipos de vidros e aberturas e ainda dos níveis de ofuscamento (aspectos qualitativos)

Avaliação do desemplenho térmico de perfis utilizados em fachadas por meio de simulação computacional

Anais do V Encontro de Iniciação Científica e I Encontro Anual de Iniciação ao Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – EICTI 2016 - 05 e 07 de outubro de 2016 – Sessão EngenhariasO consumo energético no Brasil do setor residencial representa uma porcentagem significativo, o que justifica iniciativas que visam avaliar estratégias para a redução de consumo e melhorar a eficiência energética. No ano 2015, destaca-se o consumo de energia elétrica nas edificações corresponde a cerca de 35% do consumo total, se somamos o consumo residencial, comercial e o público (MME; EPE, 2016). De acordo com o Procel Edifica, estima-se um potencial de redução deste consumo em 50% para novas edificações e de 30% para aquelas que promoverem reformas que contemplem os conceitos de eficiência energética (PROCEL EDIFICA, 2015)., portanto isso justifica a importância do estudo dos elementos construtivos que influenciam diretamente no consumo energético, por exemplo as fachadas e janelas. Tratam-se de elementos que influenciam diretamente na transferência de calor do interior para o exterior Com base nas tais informações, o presente projeto teve como objetivo estudar e avaliar o desempenho térmico de perfis correntemente utilizados em fachadas e janelas, compostos por materiais mais comuns existentes no mercado, por meio de simulações computacionais. Por meio de tais análises pretende-se determinar as melhores soluções em termos de esquadrias

Facades modules for eco-efficient refurbishment of buildings : glazing thermal performance analyses to Coimbra and Faro

New legislation and incentives have been created, showing that there is an attempt to act and to intervene in energy efficiency area. Energy consumption reduction and prevention of energy waste is one of the main objectives of the European Union (EU). Building facades constitute a privileged component to propose solutions, once it has a major influence in the energy consumption in the building and in occupants comfort; because it has elements that contribute significantly with the heat transfer. This paper presents a study on about a new facade concept: "Facade Modules for Eco-Efficient Refurbishment of Buildings", especially on thermal performance of glazing modules. Computational simulation was done with the Design Builder software for ten different double glazing types (composed by green and transparent solar control glass, self-cleaning glass, two low-e glasses types, two extra clear glass) for two climates in Portugal (Coimbra and Faro) and four solar orientations (north, south, east and west). The results were obtained for heating and cooling energy necessities and were compared to all glazing types. These results showed a better performance to glazing compositions that combines solar control and self-cleaning glass with extra clear glass to both cities. Facades with green solar control glass and extra clear glass presented a better performance in comparison with others types studied, decrease cooling energy necessities. The great majority of the glass facade compositions presented heating and cooling energy necessities according to Portuguese standards (RCCTE) recommendations

Façade modules for eco-efficient refurbishment of buildings : glazing thermal performance to Guimarães climate

During the last decades façade technologies have undergone to substantial innovations by integrating specific elements to adapt the mediation of the outside conditions to user requirements. This work reports the results of an ongoing investigation on a new façade system concept called "Façade Modules for Eco-Efficient Refurbishment of Buildings" and initially developed for Portugal. In this phase glazing modules made of high performance glasses were studied. Some results of thermal performance simulation for the Portuguese Guimarães city climate will be presented considering the use of three types of glazing modules and analyzing the influence of some parameters in heating and cooling energy needs for one room (size 25m²). Computational simulation was done with the Design Builder software considering the following parameters: three different double glazing types; two envelope types and four solar orientations. The results were obtained for heating and cooling energy needs and were compared to all glazing types. It can be noted a better performance to glazing compositions that combines solar control and self-cleaning glass with extra clear glass. The results indicated a decrease of heating energy needs by the use of self-cleaning glass and clear float glass. Additionally cooling energy needs decrease was observed by the use of a green solar control glass with low-e glass.COST, European Science Foundatio

Facades modules for eco-efficient refurbishment of buildings : an overview

The search for new technologies for energy efficiency in buildings is urgent once conventional technologies currently used in the refurbishment of buildings, in the most cases are not efficient. The work presents the initial studies about a new facade system: "Facade Modules for Eco-Efficient Refurbishment of Buildings". It is expected to be a new technology among the new and growing set of products that will solve the need for functional and aesthetic demands. These new elements should result in a modular system, capable of being used combined or separately with simple, flexible and versatile application procedures. Initial studies and simulations in Design Builder software were done having as object a cell (25 m²) with different arrangement of facade modules with passive and current solutions to Guimarães city. Preliminary results show a decrease of energy consumption in the analyzed cases, representing an advantage from passive solar systems and the reduction of energy consumption

Bioclimatic buildings strategies for the climate of Araras city, São Paulo - Brazil

The concept of bioclimatic architecture or passive solar architecture can be defined as an architecture that includes the climate as an important variable in the design process. Through the use of bioclimatic strategies the environment comfort can be obtained naturally for users of buildings, which depending on the climate, the construction techniques and the type of use. Considering these aspects, the main objective of this work is to identify bioclimatic strategies for buildings for the climate of Araras city, countryside of São Paulo State - Brazil, based on climatic characterization of the city and in the study of design guidelines indicated by the Brazilian Code NBR 15220-3, the Brazilian Bioclimatic Zoning. According to the code, the climate of Araras is inserted in Bioclimatic Zone 4. For this climate the main indicated strategies for winter are the use of solar passive heating and massive internal walls in buildings. For summer, the use of evaporative cooling and ventilation are indicated. Based on this information were established initial guidelines for thermal comfort and energy efficiency for projects of buildings in the climate of Araras-SP

Different module placements in a modular façade system for natural ventilation

Nowadays natural ventilation has gained prominence because its correct use can reduce energy consumption for cooling systems and improve thermal comfort among users. In this paper, we report on the modelling initiative, based on the wind tunnel tests that were carried out for the determination of the influence of natural ventilation in buildings. Indeed, the renewal of air in a closed environment without using an air conditioning system with mechanical elements can lead to energy savings and, in addition, provide air quality.The wind tunnel tests were carried out by varying the positioning of six ventilation modules in the façade system configuration. The modules were positioned below the window-sill (ventilated window-sill) as well as separately above and below the façade. The wind speed measurements were taken inside and outside the model for the different façades configurations to evaluate the best performance in relation to natural ventilation. The results supported the positioning of the six ventilation modules below the window-sill, forming a â ventilated window-sillâ as the most effective natural ventilation solution.The authors gratefully acknowledge the financial support provided by Erasmus Mundus ISAC – Improving Skills Across Continents for this study