Avaliação do ciclo de vida energético e de CO2 através da modelagem da informação da construção (BIM) e simulação termo energética de uma habitação unifamiliar em wood frame

Orientador: Prof. Dr. Sérgio Fernando TavaresDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Construção Civil. Defesa : Curitiba, 12/04/2019Inclui referênciasResumo: O ambiente construído é um dos principais responsáveis pelas emissões de gases do efeito estufa (GEE) como resultados dos processos de construção, manutenção e energia utilizada pelas edificações durante a operação. A Avaliação do Ciclo de Vida Energético (ACVE) e de CO2 (ACVCO2) permite identificar, quantificar e analisar de forma simplificada a energia consumida e o impacto gerado durante todo o ciclo de vida de uma edificação. A Modelagem da Informação da Construção (BIM) pode beneficiar a construção civil em possíveis economias de recursos durante a fase de projeto, auxiliando nas tomadas de decisões em busca de melhores alternativas, através da informação integrada a objetos que permitam a interação entre ferramentas utilizadas para arquitetura, estrutura, mecânica e elétrica. O sistema construtivo wood frame, ainda em expansão no Brasil, tem a madeira como material característico. Este sistema pode contribuir para o desenvolvimento de ambientes construídos mais sustentáveis, minimizando os atuais impactos da construção civil, considerada a maior consumidora de recursos e matérias-primas. Com base nisso, o objetivo principal desta pesquisa é desenvolver a ACVE e a ACVCO2 do berço ao túmulo de uma Habitação de Interesse Social (HIS) em wood frame, com o auxílio da ferramenta BIM Autodesk Revit e OpenStudio para simulação termo energética. Por meio do referencial teórico foi possível levantar dados para a Energia Embutida (EE) e emissões de CO2 associadas aos materiais empregados na habitação, transporte, obra, manutenção, operação e fim da vida. A habitação foi modelada na ferramenta Revit, com o intuito de extrair os volumes dos materiais e criar parâmetros para inserir os dados de entrada necessários na quantificação das etapas: pré-operacional, manutenção e pós-operacional. Através da interoperabilidade entre as ferramentas Revit e OpenStudio, foi possível avaliar o consumo energético durante a etapa operacional do edifício ao longo de um ciclo de vida de 50 anos. Os resultados mostraram que a edificação de 46,50m² consumiu 844,05 GJ de energia e emitiu 43,18 tCO2 durante todo seu ciclo de vida. Considerando o CO2 armazenado nos produtos de madeira, 11% (4,87 tCO2) das emissões de CO2 totais foram reduzidas, resultando 38,31 tCO2. A etapa operacional, incluindo a manutenção da edificação, uso de equipamentos elétricos e cocção, correspondeu a 75% da EE e 68% do CO2; a etapa pré-operacional à 24% da EE e 27% do CO2; e a pós-operacional apenas a 1% da EE e 5% do CO2 emitido. Foi possível observar que os materiais que mais contribuíram para os índices de EE e emissões de CO2 foram a placa de gesso, tintas, concreto presente na fundação e telha cerâmica. Além disso, a habitação emitiu menos CO2 em relação a outros estudos que aplicaram concreto e aço como materiais principais. Pode-se concluir que o uso do BIM e simulação termo energética auxiliaram na análise e estimativa dos impactos causados pela habitação em wood frame durante seu ciclo de vida. Com isso, o fluxo de trabalho pode ser facilitado para as avaliações ambientais, garantindo aos profissionais do ramo da construção melhores alternativas ainda durante a etapa de projeto. Palavras-chave: Modelagem da Informação da Construção. Avaliação do Ciclo de Vida. Wood frame. Revit. OpenStudio.Abstract: The built environment is one of the main responsible sectors for greenhouse gas emissions (GHG) as a result of the construction, maintenance and energy used by the buildings during operation. The Life Cycle Energy Analysis (LCEA) and CO2 (LCCO2A) allow to identify, quantify and analyze in a simplified way the energy consumed and the impact generated throughout the life cycle of a building. Building Information Modeling (BIM) can benefit civil construction in possible resource savings during the design phase, by helping in decision making in search of better alternatives, through integrating information to objects and thus allowing the interaction between tools used for architecture, structure, mechanics and electrical. The wood frame construction system, still in expansion in Brazil, uses wood-based materials as main input. This system can contribute to the development of more sustainable built environments, minimizing the current impacts of civil construction, considered the largest consumer of resources and raw materials. Based on this, the main goal of this research is to develop cradle-to-grave LCEA and LCCO2A of a wood-framed Social Interest Housing (SIH), with the help of BIM Autodesk Revit tool and OpenStudio for thermo-energy simulation. By means of the scientific literature it was possible to collect data for Embodied Energy (EE) and CO2 emission associated to the materials applied to the building, transport, construction, maintenance, operation and end-of-life destination. The building was modeled in Revit tool in order to extract the material volumes and create parameters to enter the necessary input data in each of the following building phases: pre-operational, maintenance and postoperational. Given the interoperability between the Revit and OpenStudio tools, it was possible to evaluate the energy consumption during the operational stage of the building over its 50-year life cycle. The results showed that the 46.50m² building consumed 844.05 GJ of energy and emitted 43.18 tCO2 throughout its life cycle. Considering the CO2 stored in wood products, 11% (4.87 tCO2) of total CO2 emissions were reduced, resulting in 38.31 tCO2. The operational phase, including building maintenance, use of electrical equipment and energy used for cooking, accounted for 75% of EE and 68% of CO2; the pre-operational stage 24% of EE and 27% of CO2; and the post-operational for only 1% of EE and 5% of CO2 emissions. It was possible to notice that the materials which most contributed to EE indexes and CO2 emissions were plasterboard, paints, concrete foundation and ceramic tiles. In addition, the wood-framed building emitted lower amounts of CO2 compared to other studies that considered concrete and steel as main materials for the building. It can be concluded that the use of BIM and thermo-energy simulation aided in the analysis and estimation of the impacts caused by the building during its life cycle. As a result, workflow can be facilitated for environmental assessments, and thus, provide construction professionals with better alternatives during the design stage. Keywords: Building Information Modelling. Life Cycle Assessment. Wood frame. Revit. OpenStudio