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Título: Estudo de caso: simulação computacional de desempenho energético do edifício da empresa MGD Eficiência Energética
Autor(es): Andrade, Flávia de
Orientador(es): Moletta, Eduardo
Palavras-chave: Simulação (Computadores)
Edifícios - Propriedades térmicas
Energia elétrica - Conservação
Conforto humano
Computer simulation
Buildings - Thermal properties
Electric power - Conservation
Human comfort
Data do documento: 18-Nov-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Referência: ANDRADE, Flávia de. Estudo de caso: simulação computacional de desempenho energético do edifício da empresa MGD Eficiência Energética. 2016. 51 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2016.
Resumo: A demanda de energia mundial se encontra em tendência de crescimento acelerado devido ao aumento da população e do consumo per capita. Grande parte dessa demanda se destina ao uso em edificações, nos setores comercial, residencial e industrial, onde há diversas oportunidades de melhoria. O estudo dessas melhorias, visando diminuir o consumo energético mantendo a performance e o conforto das edificações, recebe o nome de eficiência energética. Esse trabalho se propõe a estudar a aplicação de simulações computacionais do desempenho térmico e energético de edificações, por meio do software EnergyPlus, em estudo de caso para redução de consumo de energia elétrica de uma edificação comercial localizada na região de São Paulo. A modelagem geométrica da envoltória da edificação foi realizada com auxílio de outros softwares, em seguida carregada no EnergyPlus com dados complementares para avaliação do conforto térmico do edifício e do consumo energético, este último dividido em três sistemas: climatização, iluminação e demais equipamentos elétricos. Realizou-se primeiramente a simulação da situação atual do edifício com o objetivo de diagnóstico de oportunidades para reduzir consumo, e em seguida uma segunda simulação implementando, em ambiente computacional, medidas de eficiência energética propostas. Os resultados da situação atual da edificação demonstraram desequilíbrio nas cargas térmicas, com ambientes atingindo temperaturas de até 35ºC no verão e 11ºC no inverno, sendo grande parte dessa carga térmica devido a janelas do edifício – correspondente a 50% do total da carga térmica da edificação. Com base nesse cenário foram propostas as seguintes medidas passivas de eficiência energética: instalação de sombreamento nas janelas, diminuição da área total de vidro e mudança do tipo de vidro utilizado, mudança da cor do telhado, adição de camadas de gesso nas paredes e implantação de sistemas de controle e automação para a iluminação. Dessa forma, foi possível demonstrar, pelos resultados da simulação, uma redução da carga térmica das janelas para 28% do total da edificação, com queda de até 2,4 ºC na temperatura média dos ambientes internos durante o verão e aumento de 1,7 ºC durante o inverno. O consumo energético total foi reduzido em 23%, de aproximadamente 18,5 MWh para 14,6 MWh anuais, impulsionado pela menor demanda dos sistemas de climatização, após adequação do desempenho térmico, e do sistema de iluminação. É possível concluir que, por meio de medidas simples e uso eficiente das ferramentas de simulação computacional, são alcançados resultados expressivos na redução da utilização de energia elétrica em edificações, trazendo benefícios econômicos e ambientais.
Abstract: Energy demand worldwide presents an accelerated growth trend for the future due to rising population numbers and per capita consumption. A large share of this demand is used in building on commercial, residential and industrial sectors, where opportunities for improvement are widely available. The field that studies these improvements, aiming to reduce energy consumption while maintaining performance and comfort inside buildings, is called energy efficiency. This paper intends to study the application of energy consumption and thermal performance simulation software in buildings, using the open-source platform EnergyPlus for a case study on a commercial building located in São Paulo, Brazil. The geometrical modeling of the building envelope was developed with the aid of secondary software, and was then used in EnergyPlus with additional data to evaluate thermal comfort and electric energy consumption, divided in three systems: air conditioning, lighting and other electrical devices. A first stimulation was developed to represent the current state of the building with the objective to diagnose opportunities for energy saving, and then a second simulation was completed with the implementation of proposed energy efficiency measures. Results of the current situation of the building have shown that thermal loads were poorly managed, with some building zones reaching up to 35 ºC during the summer and 11 ºC during winter, and this was mainly due to the thermal load from windows, that represented about 50% of total thermal load of the building. Based on this scenario the following measures were proposed: using shading structures on windows (brise-soleil), reducing the total area of glass and changing the type of glass used, changing the color of the roof for a light color, adding a plaster layer on walls and applying lighting systems controls. This way, the thermal load of windows was reduced to 28% of the total load of the building, and interior zones have experienced a drop of 2,4ºC in the average temperature during the summer and rise of 1,7 ºC during the winter. Total energy consumption was reduced in 23%, from 18,5 MWh to 14,6 MWh yearly, associated with a lower energy demand from HVAC systems, after thermal comfort was adequate, and from lighting systems. It's possible to conclude that the use of simple energy efficiency measures and effective application of thermal energetic simulation software results in relevant savings on electric energy consumption by buildings, introducing benefits to society and the environment.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/7631
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