Influência de fachadas envidraçadas no consumo de energia de um edifício de escritórios em diferentes cidades brasileiras

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Florianópolis, 2014.O desempenho energético de edificações é diretamente influenciado pelas condições climáticas externas através da envoltória, por meio da qual ocorrem as trocas térmicas do edifício, alterando a carga térmica interna e, consequentemente, o consumo energético do sistema de condicionamento de ar. Dentre os elementos da envoltória, os vidros são os elementos mais complexos e mais sensíveis às variações climáticas, influenciando significativamente o consumo energético do edifício. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar, por meio de simulação computacional, o desempenho energético decorrente da variação de parâmetros relativos às fachadas envidraçadas de um edifício de escritórios condicionado artificialmente em diversas condições bioclimáticas brasileiras. A metodologia consiste na elaboração do modelo computacional representativo de um edifício de escritórios retangular com 20 pavimentos e planta livre, variando-se os seguintes parâmetros: tipo de vidro e área de abertura, tipo de parede, orientação, tipo de revestimento da fachada, aplicação de isolante em fechamentos opacos e localização (Curitiba, Porto Alegre, São Paulo, Brasília, Rio de Janeiro, Salvador e Recife). Conclui-se, com base nos dados obtidos, que em climas amenos (temperatura externa média anual abaixo de 24ºC) componentes das fachadas com maior transmitância térmica reduzem o consumo energético para resfriamento, permitindo dissipação do calor interno através da fachada. Em climas quentes (temperatura externa média anual acima de 24ºC), envoltória com menor transmitância térmica dificulta o ganho de calor para o ambiente interno, reduzindo o consumo energético. Verificou-se que os parâmetros que promovem maior impacto no consumo energético do modelo foram o tipo de configuração de fachada, sendo que fachadas com pele de vidro por vidro (pele de vidro) resultaram em consumo até 14,9% maior do que fachadas sem pele de vidro. A orientação do modelo influenciou o consumo em até 5,4% em Porto Alegre; o tipo de parede variou um máximo de 2,2% em Recife; e a aplicação de isolante na viga de borda de fachadas com pele de vidro é mais eficiente em climas quentes, acarretando redução do consumo de até 3,6% em Recife.Abstract : Building energy performance is directly influenced by its envelope through which heat transfer occurs, changing the internal thermal load and hence the energy consumption of the air conditioning system. Among the elements of the envelope, the glass is more complex and more sensitive to climatic variations, with significant influence in the energy consumption of the building. In this context, by using of computer simulation this work aims to evaluate the thermal performance of an artificially conditioned office building in several Brazilian bioclimatic conditions against the variation of parameters related to façades. The methodology consists of the development of a computational model representative of a rectangular office building with twenty floors and an open floor plan. The parameters under analysis are: type of glass, window-to-wall ratio, wall type, orientation, thermal insulation and location (Curitiba, Porto Alegre, São Paulo, Brasília, Rio de Janeiro, Salvador and Recife). From the data obtained it is concluded that in cold and mild climates, less thermally insulated façades have better energy performance, decreasing the cooling load. In hot climates, the better thermal insulation of the envelope of both wall and window glass reduces the heat gain and consequently the energy consumption for cooling. In all climates fully glazed single skin façades resulted in increased energy consumption due to the greenhouse effect created in the air gap between the opaque element and the external glazing layer. It was found that one of the parameters with larger impact on energy consumption of the model is the façade configuration, which showed that fully glazed façade resulted in higher energy consumption by 14.9% more than traditional façades (without glazed curtain wall). The other parameters are the orientation of the model which affect the energy consumption by up to 5.4% in Porto Alegre; the type of wall increased the consumption up to 2.2% in Recife; and the application of thermal insulation in the walls of fully glazed façades causes reduction of up to 3.6% in Recife, being more efficient in hot climates