Dimensionamento de área de janela em edificações comerciais

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia CivilO objetivo deste trabalho é desenvolver um método para prédimensionar área de janela baseado no consumo de energia elétrica em edificações comerciais, quando se utiliza a ventilação híbrida (alternando entre ventilação natural e condicionamento artificial) e a iluminação natural integrada ao sistema de iluminação artificial. Para atingir este objetivo, foram realizadas simulações nos programas Energyplus e Daysim. Foram simulados modelos de ambientes de edificações comerciais, localizadas em Florianópolis, com três geometrias, três dimensões de sala por geometria, dez áreas de janela por modelo e quatro orientações. Os modelos foram examinados por meio de quatro estudos de caso. No Caso 1 (referência), a edificação opera com sistemas de iluminação e de condicionamento artificiais; no Caso 2, ocorre a integração da iluminação natural com a artificial, com condicionamento artificial; já no Caso 3 se utiliza a ventilação híbrida e iluminação artificial; no Caso 4 se utiliza a iluminação natural integrada com a artificial e a ventilação híbrida. Realizou-se também um estudo sobre três métodos de avaliação de conforto térmico, para definir-se qual é o método mais adequado para ser utilizado em edificações comerciais híbridas, localizadas em clima com verão quente e úmido. Foram feitas comparações de consumo de energia elétrica entre os estudos de caso e determinou-se a área de janela, que é a área que leva a um menor consumo total de eletricidade. Concluiu-se que (1) o método de avaliação de conforto mais adequado para o clima em estudo é o de Givoni, (2) a utilização da iluminação natural e da ventilação híbrida apresenta potencial de economia de energia elétrica de até 64,9%, em comparação a edifícios com iluminação artificial e condicionamento artificial, (3) a área de janela foi sempre de 10% para o Caso 1, variou entre 13% (salas pequenas) e 96% (salas grandes) para o Caso 2, entre 10% (salas pequenas) e 79% (salas grandes) para o Caso 3 e, entre 21% (salas pequenas) e 100% (salas grandes) para o Caso 4 e (4) o uso da ventilação híbrida pode levar à insatisfação do usuário em determinados dias quentes, em que o sistema de ar-condicionado é desligado em algum momento após ser ligadoThe objective of this work is to develop a method for pre-sizing window area based on electricity consumption in commercial buildings, using hybrid ventilation (alternating between natural ventilation and air-conditioning) and integration of daylight and artificial light. To achieve this objective, simulations were performed using EnergyPlus and Daysim computer programmes. Commercial building models located in Florianópolis with three geometries, tree room sizes per geometry, four orientations and ten window areas per model were analyzed. The models were examined by four case studies. In Case 1 (reference) the building operates with artificial lighting and air-conditioning systems. In Case 2 occurs the integration of daylight and artificial light with air-conditioning. In Case 3 hybrid ventilation and artificial lighting were used. In Case 4 integration of daylight and artificial light with hybrid ventilation were used. Additionally, a study of three evaluation methods of thermal comfort was performed to define which method is the most appropriate to be used in hybrid commercial buildings located in hot and humid summer climate. Electricity consumption comparisons among the case studies were performed and the window area was determined, which is the area that leads to the lowest total electricity consumption. It was concluded that (1) the most appropriate evaluation method of thermal comfort for hot and humid summer climate is the one proposed by Givoni, (2) daylighting and hybrid ventilation have a potential for energy savings up to 64.9% when compared to buildings with artificial lighting and air-conditioning, (3) the window area was always 10% for Case 1, ranged between 13% (small rooms) and 96% (large rooms) for Case 2, between 10% (small rooms) and 79% (large rooms) for Case 3, and between 21% (small rooms) and 100% (large rooms) for Case 4 and (4) the use of hybrid ventilation may lead to user dissatisfaction in some hot days, when the air-conditioning is turned off at some point during working hour