Life cycle energy assessment (LCEA) and life cycle CO2 emissions (LCCO2A) of light steel framing house

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.Com a crise energética que o Brasil vem enfrentando e a pressão internacional para a diminuição das emissões de CO2, nota-se o aumento, nos últimos anos, de pesquisas relacionadas à produção de edificações considerando estes dois aspectos ambientais. Na produção das vedações verticais de edificações habitacionais, algumas tecnologias têm sido utilizadas, entre elas o light steel framing (LSF), as quais precisam atender requisitos e critérios de desempenho do usuário, relacionadas à segurança, habitabilidade e sustentabilidade ambiental. Uma forma de medir o desempenho ambiental de um produto ou processo é a avaliação do ciclo de vida (ACV), que está sendo aplicada nas edificações. Muitos trabalhos de ACV tem tido como foco questões relacionadas ao consumo de energia e emissões de CO2 ao longo do seu ciclo de vida, o que resultou no surgimento dos termos Avaliação do Ciclo de Vida Energético (ACVE) e Avaliação do Ciclo de Vida de Emissões de CO2 (ACVCO2). Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo a realização da ACVE e ACVCO2 de uma edificação habitacional unifamiliar (EHU) localizada em Brasília – DF. Foram comparados dois diferentes sistemas de vedação vertical (externa e interna): light steel framing (LSF) e blocos cerâmicos de vedação convencional (VC), considerando o ciclo de vida completo da EHU, também chamado de berço ao túmulo, a partir das etapas de pré-uso, uso e pós-uso da edificação. A metodologia utilizada se baseou em estudos nacionais e internacionais, realizados por meio da pesquisa bibliográfica e da aplicação a um estudo de caso. Foram utilizados diferentes dados de inventário, obtidos da literatura, para valores mínimos, médios e máximos. As equações utilizadas foram aplicadas em planilhas eletrônicas e foi utilizado o software de simulação termoenergética, DesignBuilder, para obtenção do consumo de energia e emissões de CO2 na etapa operacional da edificação em estudo, avaliando a relação do desempenho térmico dos sistemas de vedação vertical. O sistema de VC apresentou melhor desempenho térmico quando comparado ao sistema de LSF, no entanto, esta diferença não resultou significativa no consumo de energia e emissões de CO2. A EHU de VC apresentou maior consumo de energia total quando comparada a EHU de LSF, para as situações de valores mínimos e médios. Em relação às emissões totais de CO2, a habitação de VC apresentou maior valor para as três situações de dados. A etapa de uso se mostrou a mais impactante ao longo do ciclo de vida das habitações. Com participação da fase operacional variando de 65 a 75% para energia e 58 a 70% para emissões de CO2, e de manutenção com 15 a 20% para energia e 11 a 18% para emissões, seguida da etapa de pré-uso, variando de 8 a 17% para energia e de 14 a 28% para as emissões. A etapa de pós-uso apresentou participação inferior a 1% tanto para energia como também para as emissões de carbono. Desta forma, foi possível concluir que além do aspecto do consumo de energia é interessante avaliar questões das emissões de CO2. Por fim, destaca-se que para a realidade de Brasília a partir dos dados adotados neste trabalho o LSF foi o sistema de vedação vertical mais vantajoso do ponto de vista energético e de emissões de carbono.With the energy crisis that Brazil is facing and international pressure to reduce CO2 emissions, there is an increase in recent years in research related to the production of buildings considering these two environmental aspects. In the production of wall system of residential buildings, some technologies have been used, like the light steel framing (LSF), which must meet user requirements and performance criteria related to safety, livability and environmental sustainability. One way to measure the environmental performance of a product or process is the life cycle assessment (LCA), wich is being applied in buildings. Many LCA studies has been focused on issues related to energy consumption and CO2 emissions throughout its life cycle, resulting in the emergence of terms Life Cycle Energy Assessment (LCEA) and Life Cycle CO2 Emissions Assessment (LCCO2A). In this context, this study aimed to study the application of LCEA and LCCO2A of two single-family residential building located in Brasília - DF. It was compared different wall systems (external and internal): light steel framing (LSF) and brick masonry (BM), considering the full life cycle of the residential buildings, also called cradle to grave, including pre-use, use and post-use phases of the buildings. The methodology used was based on national and international studies, conducted through literature review and application to a case study. Different inventory data were used, obtained from the literature, for minimum, medium and maximum values. The equations used were applied in spreadsheets and was used a thermo-energetic simulation software, DesignBuilder to study the relation between the thermal performance of the wall systems and the energy and CO2 emissions due to the air conditioning. The BM system showed better thermal performance compared to the LSF system, however, this difference did not result in significant energy consumption and CO2 emissions in operational phase. The BM building had higher total energy consumption when compared to LSF building to situations of minimum and medium values. Related to the total CO2 emissions, BM building showed a higher value for the three situations. The use phase showed the most impressive throughout the life cycle of buildings, with contribution from operational stage ranging from 65 to 75% for energy, 58 to 70% for CO2 emissions, maintained between 15 and 20% for energy and 11 to 18% for carbon emissions, followed by the pre-use phase varying 8-17% for energy and 14-28% of CO2 emissions. The post-use stage had participation below 1% for energy and CO2 emissions. Thus, it was concluded that in addition to the aspect of energy consumption is interesting to evaluate issues of CO2 emissions. Finally, to the reality of Brasilia, from the data adopted in this study, the LSF was the more advantageous vertical system from the energetic and carbon point of view