Análise de desempenho térmico de edificações habitacionais

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

TOMÁS BASTOS LIMA

ANÁLISE DE DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES

HABITACIONAIS: desenvolvimento de interface BIM par a

avaliações automatizadas segundo as normas ABNT NBR 15575 e

ABNT NBR 15220

Curitiba

2014

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

TOMÁS BASTOS LIMA

ANÁLISE DE DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES

HABITACIONAIS: desenvolvimento de interface BIM par a

avaliações automatizadas segundo as normas ABNT NBR 15575 e

ABNT NBR 15220

Trabalho Final de Curso apresentado ao curso de Graduação em Engenharia da Construção Civil, Setor de Tecnologia, da Universidade Federal do Paraná

Orientador: Prof.º Dr. Sergio Scheer

Curitiba

2014

AGRADECIMENTOS

Agradeço imensamente ao meu orientador, Prof.º Dr. Sergio Scheer pelos

ensinamentos, dedicação e disponibilidade ao longo da elaboração deste trabalho.

Agradeço aos meus amigos e professores, especialmente ao Prof.º Mark Dietrick da

University of Pittsburgh, que, assim como o Prof.º Scheer, possui papel fundamental

no desenvolvimento do meu interesse pelo paradigma BIM.

Finalmente, agradeço aos meus pais, Carlos e Margareth e à minha namorada

Larissa, pelo amor, companheirismo, amizade e principalmente por sempre me

apoiarem em minhas decisões.

RESUMO

Em 2013, a classe de consumo energético representada pelas habitações brasileiras alcançou 27% do consumo total anual de energia elétrica no país e é o segundo maior setor consumidor no país atrás somente do industrial (40% do consumo total anual). Até 2018, a projeção do crescimento de consumo de energia elétrica advindo de residências é a maior dentre todas as classes de consumo do Brasil, girando em torno de 4,3% ao ano. Diante do risco iminente de crises energéticas cada vez mais recorrentes, evidencia-se a necessidade de se aprimorar o desempenho térmico das edificações brasileiras para que, consequentemente, diminua-se a necessidade de emprego de mecanismos artificiais para regulação e manutenção de suas temperaturas internas. Em vigor desde 2013, a norma ABNT NBR 15575 com o título “Edificações habitacionais – Desempenho” preconiza procedimentos para a análise do desempenho térmico de edificações a partir das características térmicas dos elementos pertencentes ao seu envelopamento (paredes externas e coberturas), definidas por procedimentos de cálculo apresentados pela norma ABNT NBR 15220 de “Desempenho térmico de edificações”. No caso do presente trabalho, estabeleceu-se uma interface de integração entre métodos normativos para a avaliação de desempenho térmico e modelos tridimensionais de edificações por meio de programação de planilhas de cálculo do software Autodesk Revit Architecture (Schedule Revit). Consequência da adoção do paradigma BIM (Building Information Modeling) pela metodologia aqui desenvolvida, análises são feitas simultaneamente ao desenvolvimento do modelo, trazendo, portanto, benefícios quanto à qualidade do projeto em execução e à diminuição do tempo necessário para a efetuação de tais avaliações. Cria-se assim, uma ferramenta em forma de Template Revit para a automatização dos procedimentos para a classificação do nível de desempenho térmico das edificações habitacionais brasileiras. Capaz de avaliar coberturas, paredes externas de assentamento de blocos e paredes externas de montantes estruturais (representadas por exemplo por estruturas em wood frame e light steel framing), a interface BIM mostra níveis satisfatórios de precisão de cálculo onde erros não extrapolam a faixa de 4,2% em paredes externas e são considerados desprezíveis no caso de coberturas.

Palavras-chaves: BIM (Building Information Modeling). Ferramente de avaliação de

desempenho térmico de edificações. ABNT NBR 15575. Envelopamento de

edificações. Tecnologia da informação na construção civil.

ABSTRACT

In 2013, residences were responsible for 27% of the total annual electrical energy consumption in Brazil, which compose the second biggest consuming sector in the country. Furthermore, perspectives for 2014 to 2018 indicate that the sector will grow 4.3% each year. No other Brazilian consuming sector will achieve a rate of the same magnitude during this period. Energy crises are already a current reality in Brazil, and the prospected consumption panorama highlights even more the necessity for better residence designs in terms of its envelopes thermal performance. Better envelope thermal characteristics decrease HVAC systems usage and consequently energy consumption for heating and cooling buildings interiors. The present work develops an automatized and interactive frame between Brazilian normative methods for calculation of buildings envelopes thermal properties and residential buildings tridimensional models by programming calculation schedules in the software Revit Architecture. The methodology is accessible as an evaluation template by any Revit project. Due to the adoption of the BIM (Building information Modeling) paradigm, the above referred calculation schedule propitiates thermal performance analysis to be executed simultaneously to tridimensional building modeling processes, which results in better residential designs and in less time dispended on the evaluation of its envelope performance. Hereupon, the Revit Template is designed to evaluate thermal performance for both roof and exterior walls (block settlement walls and skeleton structure walls such as Light Steel Framing, Wood Frame and Glazed Storefront) according to normalized calculations standards and limits for all Brazilian bioclimatic zones. The results obtained by its use are satisfactory and reliable, since the calculations error margins do not exceed 4.2% for walls thermal performance analysis and are considered negligible for roofs evaluations. Key words: BIM (Building Information Modeling).Residential buildings thermal performance. Building envelope. Thermal performance evaluation tool.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Características necessárias para softwares de avaliação de desempenho

térmico ...................................................................................................................... 13

Figura 2 - Trocas de calor do corpo humano............................................................. 15

Figura 3 - Diferentes leituras no nível da plataforma dentro do modelo base-BIM .... 23

Figura 4 - Métodos alternativos de avaliação de desempenho térmico ..................... 26

Figura 5 - Definição do sistema de unidade utilizado pelo Template ........................ 28

Figura 6 - Dimensões de blocos ................................................................................ 31

Figura 7 - Definição das seções 1 e 2 dos blocos ..................................................... 32

Figura 8 - Definição das seções A e B da parede ..................................................... 35

Figura 9 - Procedimento para acessar o Template a partir de um novo projeto ........ 58

Figura 10 - interface do TemplatE ............................................................................. 59

Figura 11 - Interface do Usuário "Propriedades" ....................................................... 61

Figura 12 - Resultados obtidos pelo schedule 3 - DESEMPENHO TÉRMICO DE

COBERTURAS ......................................................................................................... 62

Figura 13 - Dimensões da parede do exemplo de cálculo ........................................ 63

Figura 14 - Definição das características da seção transversal da parede ............... 65

Figura 15 - Modelagem de edificação habitacional ................................................... 66

Figura 16 - definição das propriedades térmicas e físicas dos elementos das

paredes ..................................................................................................................... 66

Figura 17 - Definição das propriedades térmicas e geométricas das camadas de

assentamento de blocos ........................................................................................... 67

Figura 18 - Definição das características geométricas dos blocos e seus respectivos

furos .......................................................................................................................... 67

Figura 19 - Resultados obtidos para o exemplo 3 do Anexo C da NBR 15220 pelo

schedule 1 - DEEMPENHO TÉRMICO DE PAREDES DE ASSENTAMENTO DE

BLOCOS ................................................................................................................... 68

Figura 20 - Exemplo de telhado inclinado de chapas de fibro-cimento com forro de

pinus e câmara de ar ventilada ................................................................................. 70

Figura 21 - Definição das características da seção transversal da cobertura ........... 71

Figura 22 - Definição das propriedades geométricas, térmicas e físicas dos elementos

da cobertura .............................................................................................................. 72

Figura 23 - Resultados obtidos para o exemplo 5 do Anexo C da NBR 15220 pelo

schedule 3 - DEEMPENHO TÉRMICO DE COBERTURAS...................................... 72

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas, com largura muito

maior que a espessura .............................................................................................. 34

Tabela 2 - Resistências térmicas superficiais interna e externa ................................ 38

Tabela 3 – Valores máximos admitidos para a transmitância térmica de paredes

externas .................................................................................................................... 41

Tabela 4 – Valores mínimos admitidos para capacidade térmica de paredes

externas .................................................................................................................... 41

Tabela 5 - Condições de ventilação para câmaras de ar .......................................... 51

Tabela 6 - Critérios e níveis de desempenho de coberturas quanto à transmitância

térmica ...................................................................................................................... 54

LISTA DE SÍMBOLOS

A Área em Planta da Cobertura

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ACEPE Associação Industrial do Poliestireno Expandido

Aseção A Área da Seção A da Parede

Aseção B Área da Seção B da Parede

Aseção C Área da Seção C da Parede

BIM Building Information Modeling

c Calor Específico

cargamassa Calor Específico da Argamassa

CBIC Câmara Brasileira da Inústria da Construção

ccerâmica Calor Específico da Cerâmica

Cd Fluxo de Calor por Condução

creboco Calor Específico da Reboco

CT Capacidade Térmica

CT A Capacidade Térmica da Seção A da Parede

CT B Capacidade Térmica da Seção B da Parede

CT C Capacidade Térmica da Seção C da Parede

CT T Capacidade Térmica Total da Parede

Cv Fluxo de Calor por Convexão

e Espessura de um Elemento

eassentamento Espessura da Camada de Assentamento

ebloco Espessura do Bloco

eelemento Espessura do Elemento

EPE Empresa de Pesquisa Energética

Es Troca de Calor Estocado pelo Corpo

ɛ Emissividade

FV Fator de Ventilação

HSE Health and Safety Executive

HVAC Heating, Ventilating, and Air Conditioning

IEA international Energy Agency

L Comprimento da Parede

M Produção de Calor Metabólico

N Número de Camadas de Materiais da Cobertura

NBR Norma Brasileira

Rse Resistência Térmica Superficial Externa

Rar Resistência Térmica da Câmara de Ar

Rd Rede de Trocas de Calor entre o Corpo e o Ambiente

Rsi Resistência Térmica Superficial Interna

Rt Resistência Térmica

Rt A Total Resistência Térmica Total da Seção A da Parede

Rt Assentamento horizontal

Resistência Térmica da Camada Horizontal de

Assentamento de Blocos

Rt Assentamento vertical

ResisTência Térmica da Camada Vertical de

Assentamento de Blocos

Rt B Total Resistência Térmica Total da Seção B da Parede

Rt forro Resistência Térmica do Forro

Rt parede Resistência Térmica da Parede

Rt total da cobertura no Inverno Resistência Térmica Total da Covertura no Inverno

Rt total da parede Resistência Térmica Total da Parede

Rt total dos elementos Resistência Térmica Total dos Elementos

Rt total dos montantes Resistência Térmica Total dos Montantes

Rt1 bloco Resistência Térmica da Seção 1 do Bloco

Rt2 bloco Resistência Térmica da Seção 2 do Bloco

S Área Total da Abertura da Ventilação

U Transmitância Térmica

WSN Wireless Sensor Network

Z1 Zona Bioclimática 1








Α ìndice de Absortância para Radiação Solar

λ Condutividade Térmica

λargamassa Condutividade Térmica da Argamassa

λassentamento Capacidade Térmica da Camada de Assentamento

λbloco Condutividade Térmica do Bloco

λcerâmica Condutividade Térmica da Cerâmica

λelemento Capacidade Térmica do Elemento

λfibro-cimento Condutividade da Telha de Fibro-Cimento

λpinus Condutividade Térmica do Forro de Pinus

λreboco Condutividade Térmica da Reboco

Ρ Densidade de Massa Aparente

ρargamassa Densidade de Massa Aparente da Argamassa

ρcerâmica Densidade de Massa Aparente da Cerâmica

ρreboco Densidade de Massa Aparente da Reboco

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 9

2 OBJETIVOS ....................................... .................................................................... 11

2.1 OBJETIVO PRINCIPAL ....................................................................................... 11

2.2 OBJETIVOS SECUNDÁRIOS ............................................................................. 11

3 REFERENCIAL TEÓRICO-CONCEITUAL .................. .......................................... 12

3.1 ANÁLISE TÉRMICA DE EDIFICAÇÕES ............................................................. 12

3.2 CONFORTO E DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES ......................... 14

3.2.1 Conforto Térmico .............................................................................................. 14

3.2.2 Desempenho Térmico ...................................................................................... 16

3.2.3 Transmitância térmica (U) ................................................................................ 16

3.2.4 Condutividade térmica ...................................................................................... 17

3.2.5 Capacidade térmica (CT) e capacidade térmica de componentes ................... 18

3.2.6 Calor específico ................................................................................................ 18

3.3 MODELAGEM DA INFORMAÇÃO DA CONSTRUÇÃO OU BIM ........................ 18

3.3.1 Building information modeling (BIM) ................................................................. 18

3.3.2 Building Information Modeling e os modelos nd………………………………….20

3.3.3 Autodesk Revit ................................................................................................. 20

3.3.3.1 Templates Revit ............................................................................................ 21

3.3.3.2 Schedules Revit ............................................................................................ 21

3.3.4 Análise do desempenho térmico utilizando a metodologia BIM ....................... 22

3.3.5 Levantamento de propriedades térmicas de elementos de edificações ........... 23

4 METODOLOGIA ..................................... ............................................................... 25

4.1 TEMPLATE REVIT DE AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE

EDIFICAÇÕES .......................................................................................................... 25

5 DESENVOLVIMENTO E UTILIZAÇÃO DO TEMPLATE ....................................... 28

5.1 ETAPAS PARA CRIAÇÃO DO TEMPLATE ........................................................ 28

5.1.1 Definição do sistema de Unidades ................................................................... 28

5.1.2 Definição de parâmetros de projeto comuns a todos os Schedules de análise de

paredes do Template ................................................................................................ 28

5.1.3 Schedule 1 - Avaliação do desempenho térmico de paredes de assentamento

de blocos ................................................................................................................... 30

5.1.3.1 Schedule 1 – Procedimentos de Cálculo ....................................................... 32

5.1.4 Schedule 2 - Avaliação do desempenho térmico de paredes de montantes

estruturais.................................................................................................................. 44

5.1.4.1 Schedule 2 – Procedimento de Cálculo: ........................................................ 45

5.1.5 Definição de parâmetros de projeto do Schedule de análise de coberturas do

Template ................................................................................................................... 49

5.1.5.1 Schedule 3 - Procedimento de Cálculo ......................................................... 50

5.2 UTILIZAÇÃO DO TEMPLATE REVIT DE ANÁLISE DE DESEMPENHO TÉRMICO

DE EDIFICAÇÕES .................................................................................................... 58

5.2.1 Acessando o Template Revit de análise de conforto térmico de edificações ... 58

5.2.2 Dados de entrada durante a fase de projeto e resultados obtidos através do

Template ................................................................................................................... 59

6 ESTUDO DE CONFIABILIDADE DOS SCHEDULES DE CÁLCULO DO

TEMPLATE ............................................................................................................... 63

6.1 Estudo de confiabilidade do Schedule 1 – DESEMPENHO TÉRMICO DE

PAREDES DE ASSENTAMENTO DE BLOCOS ....................................................... 63

6.1.1 Dados do exemplo da norma ........................................................................... 63

6.1.2 Resultados obtidos pelo uso do Schedule 1 – DESEMPENHO TÉRMICO DE

PAREDES DE ASSENTAMENTOS DE BLOCOS .................................................... 64


PAREDES DE MONTANTES ESTRUTURAIS .......................................................... 69


COBERTURAS ......................................................................................................... 70

6.3.1 Dados do exemplo da norma ........................................................................... 70


COBERTURAS ......................................................................................................... 71

7 CONCLUSÃO ....................................... ................................................................. 73

7.1 VANTAGENS DO USO DO TEMPLATE ............................................................. 73

7.2 LIMITAÇÕES DO TEMPLATE ............................................................................ 74

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................ ....................................................... 75

9 REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 76

ANEXO A ........................................... ........................................................................77

ANEXO B............................................ .......................................................................79

9

1 INTRODUÇÃO

Em junho de 2013, a Associação Brasileira de Normas Técnicas publicou a

nova norma ABNT NBR 15575/2013 de Desempenho de Edificações Habitacionais.

Este conjunto normativo abrange requisitos de desempenho para sistemas estruturais,

sistema de pisos, sistemas de vedações verticais internas e externas, sistemas de

coberturas e finalmente, sistemas hidrossanitários (ABNT, 2013).

Alicerçada sobre um conjunto de critérios quantitativos de desempenho, as

seções da norma destinas à avaliação do desempenho térmico de coberturas e

paredes têm como objetivo intrínseco o aprimoramento das condições de conforto dos

ocupantes de uma edificação. A qualidade térmica de edificações também interfere

diretamente na quantidade de energia que seus habitantes dispendem para regulação

de temperaturas internas através de dispositivos de ar condicionado que,

consequentemente, impactam diretamente a produção de energia do país.

Segundo dados da Empresa de Pesquisa Energética (EPE) do Ministério de

Minas e Energia, no ano de 2013, o consumo residencial de energia elétrica alcançou

aproximadamente 124.895 GWh . O setor representa 27% do consumo total anual de

energia elétrica no Brasil e é o segundo maior setor consumidor atrás somente do

industrial (40% do consumo total anual do país). Até 2018, a projeção de crescimento

de consumo de energia elétrica advindo das residências do país é a maior dentre

todos os setores de consumo brasileiros, girando em torno de 4,3% ao ano (BRASIL,

2014).

Diante do exposto, evidencia-se a necessidade de aprimoramento da

qualidade do envelopamento (paredes externas e coberturas) de nossas edificações.

Este é apenas um, porém importante, passo para que, no futuro, possamos contornar

com menos dificuldades possíveis crises energéticas no país e amenizar as

consequências ambientais frutos das atividades exercidas pela indústria de produção

energética nacional.

Atualmente, a indústria da construção civil do país se vê inserida em um

caminho sem volta à era da tecnologia da informação. O paradigma BIM (Building

Information Modeling) e suas ferramentas vêm permitindo que modelos

tridimensionais de edificações habitacionais sejam permeados por diversos tipos e

níveis de informação pertinentes ao projeto. Isto posto, trabalhos de análise de

10

desempenho térmico, que dentre tantas outras infinitas possibilidades de análise

permitidas por softwares BIM, podem ser executados de forma interativa ao

desenvolvimento de projetos, mostrando-se assim um mecanismo muito eficaz no

auxílio ao desenvolvimento de estruturas cada vez mais eficientes no que se refere

ao seu nível de desempenho térmico.

Assim, o presente trabalho consiste na criação de um Template, ou modelo

padronizado, como interface BIM programada para avaliar projetos de edificações de

até cinco pavimentos - quanto aos níveis de conforto térmico previstos pela norma

NBR 15575 - simultânea e interativamente ao seu desenvolvimento conforme o que é

definido como o método da “avaliação simplificada do desempenho térmico”.

11

2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO PRINCIPAL

O trabalho tem como objetivo principal desenvolver uma interface programada

na forma de um Template como um conjunto de procedimentos automatizados através

do uso de recursos de uma ferramenta BIM para apoiar o processo da “avaliação

simplificada do desempenho térmico” de elementos verticais e coberturas de

edificações residenciais de até cinco pavimentos previsto pela norma ABNT NBR

15575.

Assim, tal conjunto de procedimentos consiste na criação de um modelo ou

Template com o uso do software Autodesk® Revit utilizando tabelas (ou Revit

Schedules) que permitem avaliar o nível de desempenho térmico de elementos

construtivos de residências durante a fase de modelagem tridimensional de projetos

de edificações habitacionais e em acordo com definições normativas.

2.2 OBJETIVOS SECUNDÁRIOS

O trabalho apresenta como um de seus objetivos secundários o

desenvolvimento de estudos para aprofundamento de aspectos do processo de

avaliação de desempenho térmico de edificações.

Outros objetivos secundários ou contribuições indiretas pretendidos são o

aprimoramento das condições de bem-estar dos ocupantes de edificações, a redução

tanto do consumo energético de residências brasileiras quanto dos impactos

ambientais provenientes do ciclo de vida de produção da energia elétrica despendida

em processos de aclimatização de ambientes internos de edifícios residenciais.

12

3 REFERENCIAL TEÓRICO-CONCEITUAL

3.1 ANÁLISE TÉRMICA DE EDIFICAÇÕES

Objetivando o atingimento do conforto térmico dos usuários de edificações

habitacionais durante suas atividades diárias, é imprescindível que os ambientes das

residências desempenhem termicamente de maneira adequada conforme as

características climáticas das regiões onde são construídas (Regiões Bioclimáticas).

A norma ABNT NBR 15575 “Desempenhos de edificações habitacionais” propõe três

diferentes formas de avaliação do desempenho térmico de edificações: “Procedimento

1 A – Simplificado (normativo)”, “Procedimento 1 B – Simulação por software Energy

Plus (normativo)” e “Procedimento 2 – Medição in loco (informativo, Anexo A da

NBR15575 – 1)” (CBIC,2013, p. 138).

Doravante principal objeto de estudo do presente trabalho, o procedimento 1

A de “avaliação simplificada do desempenho térmico” analisa as condições térmicas

dos elementos do envelopamento da edificação (CBIC, 2013). Portanto, paredes

externas e coberturas tem seus valores de Transmitância Térmica (U) e Capacidade

Térmica (CT) calculados de acordo com procedimentos normativos apresentados pela

norma NBR 15220 - 2 e comparados com os limites determinados pela norma NBR

15575 – Parte 4.

O procedimento normativo de avaliação simplificada da NBR 15575 somente

é capaz de avaliar paredes externas quanto a níveis mínimos de desempenho térmico.

Para que outros patamares de classificação (intermediário ou superior) sejam

determinados, é necessária a utilização dos métodos propostos pelo “Procedimento 1

B – Simulação por software Energy Plus”. Por outro lado, contrariamente ao que se é

especificado para elementos verticais, coberturas são passíveis de avaliação quanto

aos níveis mínimo, intermediário ou superior pelo método simplificado sem que

análises adicionais via software transcorram (ABNT,2013).

O segundo procedimento normativo para avaliação de desempenho térmico

de edificações habitacionais proposto pela NBR 15575 faz referência direta ao uso do

software Energy Plus desenvolvido pelo Departamento de Energia dos Estados

Unidos (U.S. Department of Energy). Mesmo assim, para avaliações segundo o

Procedimento 1 B é permitido o uso de outros programas de simulação térmica, desde

que estes “sejam validados pela ASHRAE Standard 140 e permitam a determinação

13

do comportamento térmico de edificações sob condições dinâmicas de exposição ao

clima, sendo capazes de reproduzir os efeitos de inércia térmica” (CBIC, 2013, p. 147).

A imagem a seguir apresenta os requisitos técnicos necessários aos programas de

análise térmica para que seus resultados sejam aceitos pela NBR 15575.

Para a avaliação via software computacional, o usuário deve recorrer às

informações constantes nas tabelas A.1, A.2 e A.3 do Anexo A da NBR 15575-1

(CBIC, 2013). Elas dizem respeito às localizações geográficas de algumas cidades

brasileira e seus dados climáticos e, juntamente com as características geométricas

da edificação e das características térmicas dos materiais nela empregados,

constituem os parâmetros considerados pelo software no processo de determinação

dos níveis de conforto de edifícios habitacionais (ENERGYPLUS, 2013).

FIGURA 1 - CARACTERÍSTICAS NECESSÁRIAS PARA SOFTWARES DE AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO TÉRMICO FONTE: CBIC (2013)

14

O terceiro procedimento de avaliação de desempenho térmico de edifícios

habitacionais “Procedimento 2 – Medição in loco” (CBIC,2013, p. 138) pressupõe a

verificação de valores medidos de Transmitância Térmica (U) e Capacidade Térmica

(CT), de elementos já construídos da edificação ou seu protótipo, quanto o

atendimento aos limites impostos pela NBR 15575 (CBIC, 2013).

Os métodos para aferimento destes parâmetros são determinados pela parte

4 da NBR 15220 “Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo

princípio da placa quente protegida” (ABNT, 2005, p. 1) e parte 5 também da NBR

15220 “Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo método

fluxométrico” (ABNT, 2005, p. 1). Este método de análise de desempenho térmico

pressupõe que qualquer uma das medições supracitadas devam ocorrer durante o

“período que corresponda ao dia típico de verão ou de inverno, precedido por, pelo

menos, um dia com características semelhantes, recomendando-se, todavia, trabalhar

com uma sequência de três dias e analisar os dados do terceiro dia” (CBIC, 2013, p.

138).

A definição dos dias típicos da cidade onde se localiza a edificação sob análise

ocorre de acordo com o que determinam as Tabelas A.2 e A.3 do Anexo A da norma

NBR 15575-1. No caso de cidade que não conste nas tabelas, é permitida a utilização

de dados de outra cidade acerca, desde que ambas pertençam à mesma zona

bioclimática (ABNT, 2013).

3.2 CONFORTO E DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES

3.2.1 Conforto Térmico

Segundo a organização britânica reguladora de normas para segurança e saúde de

trabalhadores HSE (2014) ou Health and Safety Executive existem seis fatores

básicos que afetam o conforto térmico dos ocupantes de uma edificação. São eles:

temperatura do ar, níveis de radiação de calor, velocidade de ar, umidade, capacidade

isolante de peças de vestuários e calor metabólico (HSE, 2014). Acrescenta-se que

“A sensação de conforto térmico depende muito das condições de ventilação dos

ambientes, com grande influência do posicionamento e dimensões das aberturas de

janelas” (CBIC, 2013, p. 136) e seus níveis de satisfação ou insatisfação variam de

15

acordo com “o tipo de atividades no interior do imóvel, quantidade de mobília, tipo de

vestimentas, números de ocupantes, idade, sexo, condições fisiológicas e

psicológicas dos usuários” (CBIC, 2013, p. 136).

A norma ABNT NBR 15220-1 (2005, p. 5) explica conforto térmico da seguinte

maneira: “Satisfação psicofisiológica de um indivíduo com as condições térmicas do

ambiente”. Esta definição expõe o caráter relativo do conceito. Portanto, como os

níveis de conforto térmico são extremamente variáveis de acordo com a opinião de

cada um dos ocupantes de um recinto, Szokolay (2004) propõe a avaliação

quantitativa do conforto térmico de uma pessoa através de uma metodologia de

cálculo em que o balanço térmico do corpo, influenciado por fatores internos e

externos a ele, deve ser igual a zero. Desta forma, o autor define balanço térmico

como: ∆� � � � �� , onde M é a produção de calor metabólico, Rd é

a rede de trocas de calor entre o corpo e o ambiente, Cv (ou fluxo de calor por

convecção) é o fluxo entre um corpo e outros corpos em contato devido à

movimentações moleculares (incluindo respiração), Cd (ou fluxo de calor por

condução) é o fluxo de calor entre um corpo e um fluido (líquido ou gasoso), e Es é a

troca de calor estocado pelo corpo (SZOKOLAY, 2004).

FIGURA 2 - TROCAS DE CALOR DO CORPO HUMANO FONTE: Szokolay (2004)

16

3.2.2 Desempenho Térmico

O desempenho térmico de edificações é função das características dos

materiais que compõem seus elementos e repercute no conforto térmico dos usuários.

O adequado desempenho térmico garante “condições adequadas para o sono e

atividades normais em uma habitação, contribuindo ainda para a economia de

energia” (CBIC, 2013, p. 135).

Os níveis de desempenho térmico de edificações são diretamente

influenciados pelos materiais constituintes do envelopamento do edifício (paredes

externas e coberturas). “Uma boa forma de melhorar o desempenho de uma

edificação é através do invólucro e seu isolamento térmico correto conforme o clima

estudado. Quanto mais isolado o invólucro, uma quantidade maior de materiais será

utilizada e, consequentemente, mais energia será incorporada à edificação, porém

menor será a transmitância térmica” (GRAF, 2011). De acordo com a norma ABNT

NBR 15575/2013, menores valores de Transmitância Térmica do invólucro, garantem

melhores níveis de desempenho térmico de edificações.

A Agência Internacional de Energia (International Energy Agency) ou IEA

(2013), ressalta a importância da utilização de envelopes de edificações com grandes

capacidades de isolamento térmico para a obtenção de benefícios que extrapolam o

âmbito energético. Em seus estudos de perspectiva das tecnologias de energia

(Technology Roadmap – Energy Technology Perspective) voltados para o

envelopamento de edificações (Energy eficiente building envelopes), a agência aponta

os impactos positivos da utilização de invólucros com maiores capacidades de

isolamento térmico na redução de custos com saúde pública e mortalidade de

populações carentes (IEA, 2013).

3.2.3 Transmitância térmica (U)

Transmitância térmica (U) pode ser explicada como “uma medida da

quantidade de calor por unidade de tempo que atravessa uma superfície de área

unitária de um elemento” do invólucro da edificação “por unidade de diferença de

temperatura entre os ambientes que este separa” (ACEPE, 2014, sem página). Esta

grandeza física é utilizada para a definição das propriedades do isolamento térmico

es materiais pois expressa suas características de permeabilidade à passagem de

17

calor (GRAF, 2011). Algebricamente, a norma ABNT NBR 15220-1 (2005, p. 2) define

transmitância térmica como o “inverso da Resistência Térmica Total” de componentes

e elementos.

Para que se conceitue resistência térmica total e consequentemente

transmitância térmica, primeiramente é necessário que se definam três outras

grandezas: resistência térmica de elementos e componentes, resistência superficial

interna e resistência superficial externa. A primeira é resultado do “quociente da

diferença física de um material homogêneo e isótropo, no qual se verifica um fluxo de

calor constante, com densidade de 1 W m2⁄ , quando submetido a um gradiente de

temperatura uniforme de 1 Kelvin por metro” (ABNT, 2005, p. 2). As duas outras

grandezas mencionadas acima, são explicadas como a resistência térmica da camada

de ar adjacente à superfície (interna e externa respectivamente) “de um componente

que transfere calor por radiação e/ou convecção”. (ABNT, 2005, p. 2). Finalmente,

explica-se resistência térmica total como sendo o “somatório do conjunto de

resistências térmicas correspondentes às camadas de um elemento ou componente”

(ABNT, 2005, p. 2), levando-se em consideração todas as grandezas de resistência

térmicas aqui listadas.

3.2.4 Condutividade térmica

Condutividade térmica define-se como sendo o fenômeno físico onde o calor

é transportado de uma região de alta temperatura de uma certa substância para uma

outra de temperatura inferior (CALLISTER, 2003). A norma ABNT NBR 15220-1

(2005, p. 2) acrescenta que condutividade térmica é a “propriedade física de um

material homogêneo e isótropo, no qual se verifica um fluxo de calor constante, com

densidade de 1 W/m2, quando submetido a um gradiente de temperatura uniforme de

1 kelvin por metro”.

Nos casos de materiais com propriedades físicas diferentes daquelas citadas

acima, a norma sugere o uso do termo “condutividade térmica aparente”, pois a

transferência de calor neste caso ocorre por condução, convecção e radiação (ABNT,

2005).

18

3.2.5 Capacidade térmica (CT) e capacidade térmica de componentes

A norma ABNT NBR 15220-1 (2005, p. 2) define Capacidade térmica como a

“quantidade de calor necessária para variar em uma unidade a temperatura de um

sistema” medida em J K⁄ , ou seja, capacidade térmica é a propriedade indicativa da

habilidade que um material tem de absorver calor de fontes externas ao seu redor

(CALLISTER, 2003). Dividindo-se a capacidade térmica de um componente pela sua

área, obtém-se a capacidade térmica de componentes em J �m2.K�⁄ .

A capacidade térmica de um componente é função de seu calor específico,

do valor de sua dimensão paralela à direção do fluxo de calor e de sua densidade de

massa aparente (ABNT, 2005).

3.2.6 Calor específico

A norma ABNT NBR 15220-1 (2005, p. 2) define calor específico como “o

quociente da capacidade térmica pela massa” do material. Ela também é chamada de

capacidade térmica específica, definida pela unidade J/(kg.K). Segundo Callister

(2003), calor específico seria a habilidade que um mol de material tem de absorver

calor de fontes externas.

3.3 MODELAGEM DA INFORMAÇÃO DA CONSTRUÇÃO OU BIM

3.3.1 Building information modeling (BIM)

Considerada pela desenvolvedora de softwares Autodesk como a solução

para o “entendimento preciso e claro entre arquitetos, engenheiros, profissionais da

construção, administradores das instalações e proprietários” (Autodesk, Inspiração

Brasil, 2014, sem página), a filosofia BIM tem sido tratada como um dos

desenvolvimentos mais promissores nas indústrias da arquitetura, engenharia e

construção (EASTMAN, TEICHOLZ, SACKS, & LISTON, 2008).

Nas duas últimas décadas a indústria da construção civil tem direcionado

esforços para a adequação de filosofias tradicionais de construção à metodologia BIM,

que, segundo Succar (2013), é capaz de gerar, compartilhar e gerenciar dados da

construção de um empreendimento ao longo de sua vida-útil. O autor ainda

19

acrescenta que o BIM promove benefícios substanciais a todos os participantes dos

processos relacionados ao desenvolvimento, construção, gerenciamento e reformas

de edifícios, representando assim um jeito único de se projetar e empreender projetos

(SUCCAR, 2013).

Segundo Khanzode et al. (2008), o paradigma BIM reduz de forma

significativa os custos de mão-de-obra, da rede de produção de um empreendimento

e dos conflitos durante suas fases de instalação. Kaner et al. (2008) complementa que

tais reduções são alcançadas através do aprimoramento da qualidade dos projetos de

engenharia em termos de geração de desenhos sem erros e no desenvolvimento

contínuo da produtividade da mão-de-obra. Devido a sua capacidade de proporcionar

ambientes transparentes de projeto (LEICHT & MESSNER, 2008), o BIM amplia as

condições de colaboração entre os profissionais da construção civil, ressaltam Alshawi

& Faraj (2002), propiciando assim uma plataforma federada de compartilhamento e

interação de projetos de diversos segmentos industriais que acabam acarretando na

redução da fragmentação da indústria.

Em seu relatório apresentado ao conselho nacional australiano de inovação

do ambiente construído e indústria (Built Environment Innovation and Industry

Council), o grupo Allen Construction Group (doravante ACG) reporta que o BIM traz

diversos outros benefícios além da redução dos custos das construções. São eles:

modelagem automatizada de elementos construtivos (automated assemblies),

projetos de melhor qualidade, controle dos custos totais de ciclo de vida de

empreendimentos e dos dados do entorno do empreendimento (environmental data),

aprimoramento de processos, maior qualidade da produção, e, finalmente, serviço

aprimorado ao consumidor (ACG, 2010).

20

3.3.2 Building Information Modeling e os modelos nD

O desenvolvimento do BIM se mostra extremamente vantajoso ao

proporcionar caminhos para que a indústria da construção migre dos convencionais

projetos bidimensionais aos modelos tridimensionais permeados por diversos níveis

de informação. Segundo Haron et al. (2009), além de representações 2D e 3D, o BIM

pode conter informações pertinentes ao cronograma de obra do empreendimento,

atingindo assim a quarta dimensão de projeto (BIM 4D). Nos casos em que o modelo

é relacionado a informações de custos e orçamentos, define-se que o BIM atinge a

quinta dimensão de projeto ou BIM 5D e, para modelos permeados por dados

energéticos, de sustentabilidade, gerenciamento de empreendimentos, etc., as

dimensões continuam a crescer de forma a alcançar a enésima dimensão de projeto

ou BIM nD.

Lee et al. (2003) ressaltam que modelos nD são a utilização paralela de

informações sobre edificações para diferentes tipos e níveis de análises e avaliações.

Eles permitem aos participantes do projeto a provação do empreendimento não

apenas no âmbito visual mas também sob a perspectiva de um sistema interativo rico

em informações incluindo acústica e cheiros, por exemplo. Os autores complementam

que modelos nD lidam com diferentes dimensões de um projeto sob uma abordagem

capaz de prever funcionamento e uso futuros da edificação.

3.3.3 Autodesk Revit

A plataforma Revit sob a perspectiva do Revit Architecture é o mais conhecido

software e o atual líder de mercado para projetos arquitetônicos em BIM (EASTMAN,

TEICHOLZ, SACKS, & LISTON, 2008). O Software foi introduzido pela

desenvolvedora de softwares Autodesk em 2002, depois que a companhia adquiriu o

programa de uma companhia startup. Eastman et al. (2008) ressalta que o Revit é

uma plataforma completamente diferente do AutoCAD, com outras estruturas de

código de arquivo.

21

3.3.3.1 Templates Revit

Um Template Revit é definido pela Autodesk (2014) como o ponto de início

para um novo projeto. Eles incluem diferentes tipos de padrões pré-definidos de

visualizações (incluindo visualização tabulares do tipo Schedule), famílias de

elementos, geometrias e configurações como unidades de medida, estilos de

hachuras e linhas, escalas de visualização e muitos outros tipos de configurações

iniciais desejadas (AUTODESK, AUTODESK REVIT 2015 - HELP, 2014). Eastman et

al. (2008) enfatiza a possibilidade de se sobrescrever as definições de Templates às

necessidades do usuário.

Templates se mostram uma ferramenta facilitadora no desenvolvimento de

projetos BIM. Projetistas com fortes habilidades para geração de Templates

conseguem, posteriormente ao seu desenvolvimento, reduzir tempo e esforços

necessários para a geração de novos desenhos (EASTMAN, TEICHOLZ, SACKS, &

LISTON, 2008).

3.3.3.2 Schedules Revit

Softwares BIM permitem que seus usuários insiram informações aos

elementos modelados. Essas informações, depois de parametrizadas, podem ser

acessadas e geridas através de schedules (tabelas ou planilhas).

A Autodesk (2014) define Schedules como uma exibição tabular da

informação extraída das propriedades dos elementos de um projeto. Um schedule ou

tabela é capaz de listar todas as instâncias a respeito do tipo de elemento modelado

(AUTODESK, AUTODESK REVIT 2015 - HELP, 2014).

Eastman et al. (2008) ressalta que Schedules podem ser tratados como

modos de visualização de um projeto, que, no caso do Revit, se atualizam

automaticamente de acordo com o que se é modelado no visualizador tridimensional

da plataforma. Em alguns casos, o caminho inverso também é esperado de Schedules

Revit, ou seja, alterações no modelo da edificação através de colunas de Schedules

também são possíveis (EASTMAN, TEICHOLZ, SACKS, & LISTON, 2008).

22

3.3.4 Análise do desempenho térmico utilizando a metodologia BIM

Marzouk & Abdelaty (2014) desenvolveram um sistema de avaliação de

conforto térmico em estações de subsolo de metrôs utilizando a metodologia BIM onde

pôde estabelecer um canal de comunicação entre um modelo BIM concebido em

software Autodesk Revit Architecture, parâmetros de temperatura de conforto de

passageiros e dados de temperatura e umidade colhidos periodicamente por meio de

uma rede sem fio de sensores (Wireless Sensor Network - WSN). Os parâmetros de

temperatura de conforto são estabelecidos de acordo com a temperatura do ar na qual

a maioria dos passageiros se sente satisfeita e é aferida por meio de entrevistas.

Através de um modelo-base BIM desenvolvido utilizando o software Revit

Architecture, Marzouk & Abdelaty (2014) criaram em cada um dos ambientes da

estação um elemento cúbico fictício chamado Monitor de Conforto Térmico ou

“Thermal Comfort Monitor” onde se armazenam todas as informações captadas pela

rede WSN. Para que as medições feitas pela rede de sensores fossem registradas no

monitor fictício, o autor fez uso do programa Gobetwino, capaz de traduzir as

informações captadas pelos sensores em planilhas MS Excel de forma a facilitar a

troca de informações entre os sensores e o modelo-base no software Revit.

23

O método desenvolvido por Marzouk & Abdelaty (2014) se mostra uma

ferramenta eficaz tanto no monitoramento e controle da temperatura interna dos

ambientes das estações dos metrôs quanto na detecção de possíveis falhas de

sistemas de ar-condicionado das instalações das estações.

3.3.5 Levantamento de propriedades térmicas de elementos de edificações

Para que se desenvolvam análises de conforto térmico em modelos BIM, cada

um dos elementos deste modelo deve estar parametrizado quanto às propriedades

físicas dos materiais que os compõe. O software Autodesk Revit Architecture possui

uma vasta biblioteca de materiais, onde suas propriedades gráficas, físicas e térmicas

são disponibilizadas. Com estas informações associadas ao modelo, softwares de

simulação da performance energética de edifícios são capazes de analisar o conforto

térmico das edificações ainda em estágios conceituais de projeto.

FIGURA 3 - DIFERENTES LEITURAS NO NÍVEL DA PLATAFORMA DENTRO DO MODELO BASE-BIM FONTE: Marzouk & Abdelaty (2014)

24

Alternativamente à biblioteca de materiais do Revit, em seu artigo publicado

no periódico Automation in Construction, Ham & Golparvar-Fard (2014), desenvolveu

um sistema para coletar as propriedades físicas reais de elementos de uma

construção existente e, em seguida, parametrizar os elementos do modelo BIM do

mesmo empreendimento de acordo com os dados coletados. Desta forma, o autor

considera os efeitos de envelhecimento e deterioração de materiais ao longo da vida

útil do edifício em questão, podendo-se assim afirmar que, a partir deste sistema, os

modelos BIM e as ferramentas de simulação energética produzirão resultados de

performance mais confiáveis que aqueles gerados através das informações presentes

em bibliotecas de materiais.

Ham & Golparvar-Fard (2014) explica que seu sistema lança mão de uma

coleção de imagens térmicas e digitais capturadas no edifício em inspeção e de

simples levantamentos ambientais. O resultado do sistema proposto pelo autor é um

modelo térmico tridimensional (modelo térmico em nuvem de pontos) no formato

gbXML (Green Building XML), capaz de proporcionar informações fidedignas e

confiáveis a modeladores em trabalhos de simulação energética em BIM, sendo

assim, uma ótima alternativa de parametrização frente às informações encontradas

na biblioteca de materiais do Revit.

25

4 METODOLOGIA

4.1 TEMPLATE REVIT DE AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE

EDIFICAÇÕES

O presente trabalho consiste na criação de interface BIM programada para

avaliar projetos de edificações - quanto aos níveis de conforto térmico previstos pela

norma NBR 15575 - simultânea e interativamente ao seu desenvolvimento conforme

o que se é definido no método da “avaliação simplificada do desempenho térmico”.

Para tal, os “Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do

atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações” definidos

pela norma brasileira ABNT NBR 15220 “Desempenhos térmico de edificações” foram

preparados em forma de três diferentes tabelas/planilha de cálculo ou Schedules Revit

contidos no Template Revit resultado deste projeto. Desta forma, coberturas e

diversos métodos construtivos diferentes de paredes são passíveis de avaliação pela

metodologia desenvolvida.

A avaliação simplificada consiste em comparar os parâmetros térmicos

Transmitância Térmica (U) e Capacidade Térmica (CT) do envelopamento da

edificação com valores limites determinados pela norma. Estes, por sua vez, são

definidos segundo a zona bioclimática na qual a estrutura modelada em questão está

localizada e índices de absortância (α) para radiação solar (ondas curtas) e

emissividade (ε) para radiações a temperaturas comuns (ondas longas) das camadas

mais externas do envelopamento. Os parâmetros térmicos U e CT das paredes e

coberturas da edificação são determinados segundo os métodos de cálculos descritos

pela norma NBR 15220 e dependem das propriedades térmicas (condutividade

térmica e calor específico), físicas (densidade de massa aparente) e geométricas

(espessuras e áreas) dos materiais que compõem tais elementos.

A norma 15220 traz na tabela “B.3 – densidade de massa aparente ( ρ )

condutividade térmica ( λ ) e calor específico ( c )” em seu Anexo B (informativo)

valores não restritivos de norma para tais parâmetros de diversos materiais utilizados

na indústria da construção civil brasileira, sendo assim sugerida a avaliação

laboratorial destes parâmetros sempre que possível. Os índices de absortância à

26

radiação solar (α) e emissividade (ε) mencionados anteriormente, por sua vez, têm

seus valores mencionados na tabela B.2 do mesmo anexo acima referido.

De acordo com a metodologia apresentada pela nova norma de desempenho

de avaliação simplificada, os níveis mínimo, intermediário e superior de conforto

térmico apenas podem ser verificados em coberturas. As paredes da edificação são

apenas avaliadas quanto ao nível mínimo de desempenho térmico requerido por

norma. Caso os valores mínimos não sejam atendidos em qualquer um dos elementos

em estudo, o Template Revit retorna como resultado a sugestão de que o usuário

proceda com a avaliação do desempenho térmico por simulação computacional,

conforme o que preconizam o Guia orientativo para atendimento à norma ABNT NBR

15575/2013 e o Instituto de Pesquisas Tecnológicas no diagrama a seguir.

Com o intuito de se abranger alguns dos métodos construtivos utilizados na

indústria da construção civil brasileira, O Template Revit desenvolvido neste projeto

contém três diferentes tipos de schedules de avaliação– um para coberturas e outros

dois para paredes. O primeiro, avalia o desempenho térmico tanto de coberturas

FIGURA 4 - MÉTODOS ALTERNATIVOS DE AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO TÉRMICO FONTE: CBIC (2013)

27

inclinadas quando de coberturas horizontais. Para a avaliação de paredes, o primeiro

schedule refere-se a estruturas de assentamento de blocos (estruturais ou de

vedação, furados ou não) e o segundo, paredes construídas com montantes

estruturais, possibilitando, portanto, a avaliação de paredes de estruturas em Light

Steel Framing e Wood Frame e vedações em pele de vidro.

O material desenvolvido neste projeto também traz informações adicionais ao

usuário do Template. Nas abas de legenda na guia do “Project Browser” do software

Revit, estão anexadas as tabelas com valores sugeridos de norma para parâmetros

térmicos e físicos de materiais para o caso de o usuário não ter dados de laboratórios

ou fornecidos pelos fabricantes. O mapa com as regiões bioclimáticas brasileiras

também é acessível através do Template.

28

5 DESENVOLVIMENTO E UTILIZAÇÃO DO TEMPLATE

5.1 ETAPAS PARA CRIAÇÃO DO TEMPLATE

5.1.1 Definição do sistema de Unidades

Segundo a NBR 15220/2005, as unidades de medida utilizadas durante a

determinação dos níveis de conforto térmico de edificações devem seguir o que se é

determinado pelo Sistema internacional de Unidades. Desta forma, para este

Template, convencionou-se:

5.1.2 Definição de parâmetros de projeto comuns a todos os Schedules de análise de

paredes do Template

Com o intuito de se analisar os elementos verticais modelados no software

através dos Schedules construídos no Template, independentemente de quais sejam

os métodos construtivos definidos para estes elementos, diversos parâmetros de

projeto são criados para que posteriormente, seus valores sejam utilizados nos

cálculos de nível de desempenho térmico da edificação.

FIGURA 5 - DEFINIÇÃO DO SISTEMA DE UNIDADE UTILIZADO PELO TEMPLATE FONTE: O autor (2014)

29

Parâmetros de Projeto podem ser interpretados como uma ponte na troca de

informações entre os elementos modelados e planilhas de Schedules. Desta forma,

dados como números e textos, são associadas às partes da edificação desenhadas

no modelo tridimensional.

As propriedades geométricas de comprimento, área e espessura de cada uma

das paredes são incorporadas aos Schedules à medida que estes elementos são

modelados. Cada uma das paredes pode ter uma seção transversal própria definida

previamente pelo projetista na aba de criação de paredes. Nesta aba, são

determinados os materiais das camadas estruturais, de substrato e de acabamento

das paredes juntamente com suas respectivas espessuras, propriedades térmicas e

físicas que podem tanto ser definidas levando-se em consideração valores de norma

quanto utilizando-se resultados laboratoriais executados, por exemplo, pelos

fabricantes dos materiais em questão.

Os parâmetros de projeto comuns à todos os tipos de parede comportadas

pelo processo de análise do Template são:

• Id. da parede;

• Tipo da parede;

• Área da parede;

• Comprimento da parede;

• Espessura da parede;

• Materiais componentes;

• Condutividade térmica do material;

• Calor específico do material;

• Densidade de massa aparente do material;

• Definição da camada mais externa da parede;

• Absortância da camada mais externa;

• Volume do material;

Infelizmente, o software não é capaz de listar dados de propriedades térmicas

ou físicas das camadas constituintes das paredes em seus Schedules. Portanto, é

necessário que se criem parâmetros de projeto sob a categoria de materiais onde o

usuário do Template insira os dados acima referidos para que estes valores estejam

30

disponíveis para cálculos posteriores. Estes parâmetros, estão incluídos nas planilhas

do Schedule em forma de colunas e possibilitam a listagem das propriedades dos

materiais componentes dos elementos verticais. Dados referentes à espessura de

cada camada de material é essencial na determinação da capacidade térmica de

paredes mas também não é uma informação que o schedule Revit extraia do modelo

tridimensional. Portanto, criou-se uma coluna de cálculo de espessura onde a

espessura da camada é resultado do quociente do volume do material pela área de

parede.

5.1.3 Schedule 1 - Avaliação do desempenho térmico de paredes de assentamento

de blocos

A construção de paredes de assentamento de blocos, tanto para função de

vedação quanto para função estrutural é um método construtivo amplamente

utilizados na indústria da construção civil brasileira. Para o desenvolvimento de um

schedule capaz de avaliar fielmente o comportamento térmico desta modalidade

construtiva segundo o preconizado pela norma NBR 15220, considerou-se a influência

das propriedades térmicas das camadas de assentamento verticais e horizontais de

blocos assim como as das camadas de ar confinado resultante da existência de furos

em alguns tipos de blocos cerâmicos e estruturais.

Para que apenas as paredes de assentamentos de blocos sejam analisadas

de acordo com as programações de cálculo existentes no Schedule 1 –

DESEMPENHO TÉRMICO DE PAREDES DE ASSENTAMENTO DE BLOCOS, este

Schedule possui um filtro baseado no parâmetro de projeto “Tipo de parede” que

apenas interpreta dados dos elementos definidos pelo projetista como do tipo

“Assentamento de Blocos”. O artifício adotado para que cada uma dessas paredes

seja analisada separadamente, é o de definir agrupamentos de acordo com a

numeração da parede e separando cada um destes agrupamentos por uma linha da

planilha destinada somente a valores totais.

Exclusivamente, para o Schedule 1 – DESEMPENHO TÉRMICO DE

PAREDES DE ASSENTAMENTO DE BLOCOS, foram criados os seguintes

parâmetros de projeto além daqueles comuns a todos os Schedules do Template:

31

• Espessura da camada de assentamento horizontal;

• Espessura da camada de assentamento vertical;

• Condutividade térmica do material de assentamento;

• Calor específico do material de assentamento;

• Densidade de massa aparente do material de assentamento;

• Dimensão e do bloco;

• Dimensão H do bloco;

• Dimensão L do bloco;

• Número de furos do bloco;

• Número de furos na mesma seção horizontal do bloco;

• Número de furos na mesma seção vertical (calculado):

o �° �� !"#$%!&: (ú*#$+ ,# -.$+/ ,+ *!"#$%!&

!"#$%!&: (ú*#$+ ,# -.$+/ 0! *#/*! /#çã+ 3+$%4+0"!&;

• Dimensão horizontal do furo;

• Dimensão vertical do furo;

A partir da definição destes parâmetros, é possível traduzir os procedimentos

de cálculos apresentados pela norma NBR 15220 em células de cálculo do Schedule

1 e finalmente definir o nível de desempenho térmico dos elementos analisados.

FIGURA 6 - DIMENSÕES DE BLOCOS FONTE: O autor (2014)

32

5.1.3.1 Schedule 1 – Procedimentos de Cálculo

Após serem definidos os valores para os parâmetros de projeto referentes às

paredes de assentamentos de blocos, a planilha do Schedule 1 executa a sequência

de cálculos definida pela NBR 15220 para a obtenção dos valores de transmitância

térmica e capacidade térmica dos elementos modelados. No caso de paredes de

assentamento de blocos, adotou-se o procedimento de cálculo proposto pela NBR

15220 onde, primeiramente, apenas são calculadas as propriedades térmicas do

bloco isoladamente do restante das camadas da parede.

• Coluna de Cálculo 1/Schedule 1 (ÁreaSeção 1 Bloco ) – Calcula-se a área

transversal ao fluxo de calor da seção 1 do bloco (material: Tijolo) de acordo

com a geometria do elemento isolado. Esta seção é definida pela primeira

região maciça do bloco furado. No caso de blocos inteiramente maciços, esta

seção corresponde à seção total do bloco.

o Fórmula utilizada pelo Schedule 1:

(Material: Dimensão L do bloco) * (Material: Dimensão H do bloco – Número de furos na mesma seção vertical * Material: Dimensão vertical do furo) / (Número de furos na mesma seção vertical + 1)

o Coluna de Cálculo 2/Schedule 1(Rt1 bloco ) – Calcula-se a Resistência térmica

da seção 1 do bloco (material: Tijolo) de acordo com as propriedades térmicas

deste material.

Região da Seção 2 (Bloco +

Camadas de Ar + Bloco +

Camadas de Ar + Bloco)

Região da

Seção 1 (Bloco) Fluxo de

Calor

FIGURA 7 - DEFINIÇÃO DAS SEÇÕES 1 E 2 DOS BLOCOS FONTE: O autor (2014)

33

o Fórmula utilizada pela NBR 15220:

�" /#çã+ Q � R��ã� � �� S�� TU&+V+W


(Material: Dimensão e do bloco/100 cm) / Material: Condutividade Térmica

• Coluna de Cálculo 3/Schedule 1 (Área seção 2 bloco ) - Calcula-se a área

transversal ao fluxo de calor da seção 2 do bloco de acordo com a geometria

do elemento isolado (material: Tijolo + Câmara de Ar + Tijolo + Câmara de Ar

+ Tijolo). Esta seção é definida pela primeira região com camadas horizontais

de furos do bloco furado. No caso de blocos inteiramente maciços, esta seção

tem valor nulo.


Material: Dimensão L do bloco * Material: Dimensão vertical do Furo

o Coluna de Cálculo 4/Schedule 1 (Rt2 bloco )- Calcula-se a resistência térmica

total da seção 2 do bloco (material: Tijolo + Câmara de Ar + Tijolo + Câmara

de Ar + Tijolo) de acordo com a geometria do elemento isolado e as

propriedades térmicas destes materiais. As resistências térmicas das

camadas confinadas de ar do bloco são definidas de acordo com valores

tabelados de norma (TABELA B.1 Anexo B, pag 08 NBR15220-parte 2). Esta

seção é definida pela primeira região com camadas horizontais de furos do

bloco furado. No caso de blocos inteiramente maciços, o valor da resistência

térmica do bloco será a mesma encontrada no cálculo de Rt1 bloco apresentado

na coluna de cálculo 2.

34


�"/#çã+] ��U&+V+TU&+V+

O �!$ O�U&+V+TU&+V+

O �!$ O�U&+V+TU&+V+


(((Material:Dimensãoedobloco/100cm-Material:Númerodefurosnamesmaseção

horizontal*Material:Dimensãohorizontaldofuro/100cm)/(Material:Númerodefuros

namesmaseçãoO1))/Material:Condutividadetérmica)*(Material:Númerodefuros

namesmaseçãohorizontalO1)OMaterial:Númerodefurosnamesmaseçãohorizontal

*0,16

• Coluna de Cálculo 5/Schedule 1 – Calcula-se a resistência térmica total do

bloco.


4 ∗ Á��f#çã+Q,+U&+V+ O 3 ∗ Á��f#çã+],+U&+V+4 ∗ Á��f#çã+Q,+U&+V+

�"f#çã+QO3 ∗ Á��f#çã+]U&+V+

�"f#çã+]

TABELA 1 - RESISTÊNCIA TÉRMICA DE CÂMARAS DE AR NÃO VENTILADAS, COM LARGURA MUITO MAIOR QUE A ESPESSURA FONTE: ABNT (2005)

35


IF (Material: Número de furos do material � 0, 0, ((Número de furos na mesma seção vertical + 1) * Área da Seção 1 Bloco + Número de furos na mesma seção vertical * Área da Seção 2 Bloco) / (((Número de furos na mesma seção vertical + 1) * Área da Seção 1 Bloco / Rt1 Bloco) + (Número de furos na mesma seção vertical * Área da Seção 2 Bloco/ Rt2 Bloco))) Observação: o motivo pelo qual neste caso exista uma fórmula condicional do tipo “IF”

(“se”) é para que nas células das camadas da parede da coluna de cálculo 5 que não

são blocos, o resultado numérico 0 (zero) substitua uma célula vazia, permitindo-se

assim cálculos posteriores que façam referência a esta célula.

• Colunas de Cálculo 6 e 7/Schedule 1 (Rt Assentamento horizontal e Rt Assentamento

Vertical ) - Calculam-se os valores de resistência térmica das camadas horizontal

e vertical de assentamento.

o Fórmula definida pela NBR 15220:

�" !//#0"!*#0"+ � �!//#0"!*#0"+ T!//#0"!*#0"+W

o Fórmula utilizada nas Colunas 1 e 2/Schedule 1:

Coluna 1: (Material: Espessura da camada de assentamento Horizontal / 100 cm) / Condutividade térmica adotada do assentamento Coluna 2: (Material: Espessura da camada de assentamento vertical / 100 cm) / Condutividade térmica adotada do assentamento

Elemento

isolado

Seção A

da parede

Seção B

da parede

FIGURA 8 - DEFINIÇÃO DAS SEÇÕES A E B DA PAREDE FONTE: O autor (2014)

36

• Coluna de Cálculo 8/Schedule 1 (ÁreaSeção A da Parede ) – Calcula-se a área

transversal ao fluxo de calor da seção A da parede definida pelas regiões de

assentamentos vertical e horizontal do bloco no elemento isolado (material:

Camadas de Revestimento + Camadas de Assentamentos Horizontal e

Vertical + Camadas de Revestimento).


Material: Espessura da camada de assentamento Horizontal * Material: Dimensão L o bloco + Material: Espessura da camada de assentamento vertical * Material: Dimensão H do Bloco

• Coluna de Cálculo 9/Schedule 1 (ÁreaSeção B da parede )– Calcula-se a área

transversal ao fluxo de calor da seção B da parede definida pela região do

bloco no elemento isolado (material: Camadas de Revestimento + Região

Maciça do Bloco + Camadas de Revestimento).


Material: Dimensão L o bloco * Material: Dimensão H do Bloco

• Coluna de Cálculo 10/Schedule 1 (Rt da camada horizontal de assentamento ) – Calcula-

se a resistência térmica dos materiais das camadas de revestimento da

parede (Seção A da parede)


�" #&#*#0"+ � �#&#*#0"+ T#&#*#0"+W


(Espessura Material / 100 cm) / Material: Condutividade Térmica - R1 Bloco

• Coluna de Cálculo 11/Schedule 1 (Rt A total ) - Calcula-se a resistência térmica

total da seção A da parede (material: Camadas de Revestimento + Camadas

37

de Assentamentos horizontal e vertical + Camadas de Revestimento) de

acordo com as propriedades térmicas desses materiais.


�/#çã+ o p!$#,# � �V!*!,!/ ,# $#q#/"%*#0"+TV!*!,!/ ,# $#q#/"%*#0"+

+ �!//#0"!*#0"+T!//#0"!*#0"+

+ �V!*!,!/ ,# $#q#/"%*#0"+TV!*!,!/ ,# $#q#/"%*#0"+


((Espessura Material / 100 cm) / Material: Condutividade Térmica - Rt1 Bloco) + Resistência Térmica Total da Camada Horizontal de Assentamento

• Coluna de cálculo 12/Schedule 1 (Rt B total ) – Calcula-se a resistência térmica

total da seção B da parede (material: Camadas de Revestimento + Bloco +

Camadas de Revestimento) de acordo com a geometria do elemento isolado.


�/#çã+ t p!$#,# � �V!*!,!/ ,# $#q#/"%*#0"+TV!*!,!/ ,# $#q#/"%*#0"+

+ �" t&+V+ + �V!*!,!/ ,# $#q#/"%*#0"+TV!*!,!/ ,# $#q#/"%*#0"+


(Espessura Material / 100 cm) / Material: Condutividade Térmica - R1 Bloco + Resistência Térmica do Bloco

• Coluna de Cálculo 13/Schedule 1 (Rt parede ) – Calcula-se a resistência térmica

da parede.


Á��f#çã+ o ,! p!$#,# + Á��f#çã+ t ,! p!$#,#Á��f#çã+ o ,! p!$#,#

�" f#çã+ o+ Á��f#çã+ t ,! p!$#,#

�" f#çã+ t


(Seção A da Parede + Seção B da Parede) / (Seção A da Parede / Rt A Total + Seção B da Parede / Rt B Total)

38

• Coluna de Cálculo 14/Schedule 1 (Rt total da parede ) – Calcula-se a resistência

térmica total da parede. Esta coluna soma à coluna 13 valores de resistências

térmicas de superfície presentes na tabela a seguir.


�" � �/% + �" ,! p!$#,# + �/#


Rt Parede + 0,13 + 0,04

• Coluna de Cálculo 15/Schedule 1 (Transmitância Térmica ) – Calcula-se a

transmitância térmica da parede.


v � 1 �"W


1 / Rt Total da Parede

• Coluna de Cálculo 16/Schedule 1 (Seção Transversal B) – Calcula-se a área

da seção transversal B da parede. A seção B da parede equivale à região da

camada maciça horizontal do bloco (materiais: Camadas de Revestimento +

Região Maciça do Bloco + Camadas de Revestimento).

TABELA 2 - RESISTÊNCIAS TÉRMICAS SUPERFICIAIS INTERNA E EXTERNA FONTE: ABNT (2015)

39


Espessura da parede * (Material: Dimensão H do Bloco - Número de furos na mesma seção vertical * Material: Dimensão Vertical do Furo) / (Número de furos na mesma seção vertical + 1)

• Coluna de Cálculo 17/Schedule 1 (Seção Transversal C) – Calcula-se a área

transversal da Seção C da parede. A seção C da parede equivale à região da

camada furada do bloco (materiais: Camadas de Revestimento + Região

Maciça do Bloco + Camada de Ar + Região Maciça do Bloco + Camada de Ar

+ Região Maciça do Bloco + Camadas de Revestimento).

o Fórmula utilizada no Schedule 1:

Material: Dimensão vertical do Furo * Material: Dimensão L o bloco

• Coluna de Cálculo 18/Schedule 1 (CT A) – Calcula-se a capacidade térmica da

seção A da parede de acordo com a geometria da seção da parede definida

pela camada de assentamento de blocos (material: Camadas de

Revestimento do Bloco + Camadas de Assentamentos horizontal e vertical +

Camadas de Revestimento do Bloco).


x �% ∗ �% ∗ y% � 2 ∗ (� ∗ � ∗ y)V!*!,!/ $#q#/"%*#0"+ +z

%{Q(� ∗ � ∗ y)!//#0"!*#0"+


IF (Resistência Térmica dos Elementos � 0, Capacidade Térmica do Assentamento * [Capacidade Térmica do Assentamento/Camadas], Material: Calor Específico / 1000 cm * [Material: Densidade da massa aparente (kg/m³)] * Espessura Material / 100 + Capacidade Térmica do Assentamento * [Capacidade Térmica do Assentamento/Camadas])

• Coluna de Cálculo 19/Schedule 1 (CT B) – Calcula-se a capacidade térmica

da seção B da parede de acordo com a geometria da seção da parede. A

seção B equivale à região da camada maciça do bloco (materiais: Camadas

40

de Revestimento do Bloco + Camada Maciça do Bloco + Camadas de

Revestimento do Bloco).


x �% ∗ �% ∗ y% � 2 ∗ (� ∗ � ∗ y)V!*!,!/ $#q#/"%*#0"+ +z

%{Q(� ∗ � ∗ y)U&+V+


Espessura Material / 100 cm * Material: Calor Específico / 1000 * [Material: Densidade da massa aparente (kg/m³)]

• Coluna de Cálculo 20/Schedule 1 (CT C) – Calcula-se a capacidade térmica

da seção C da parede.


x �% ∗ �% ∗ y% � 2 ∗ (� ∗ � ∗ y)V!*!,!/ ,# !$ +�

%{Q3 ∗ (� ∗ � ∗ y)U&+V+

+ 2 ∗ (� ∗ � ∗ y)V!*!,!/ $#q#/"%*#0"+


(Espessura Material - Material: Número de furos na mesma seção * Material: Dimensão horizontal do furo) / 100 cm * Material: Calor Específico / 1000 * [Material: Densidade da massa aparente (kg/m³)]

• Coluna21/Schedule 1 (CT T) – Calcula-se a capacidade térmica total da

parede.


��" � �/#çã+ o + 4 ∗ �/#çã+ t + 3 ∗ �/#çã+ ��/#çã+ o

�� o+ 4 ∗ �/#çã+ t

�� t+ 3 ∗ �/#çã+ �

��

41


(Seção Transversal A + (1 + Número de furos na mesma seção vertical) * Seção Transversal B + Número de furos na mesma seção vertical * Seção Transversal C) / (Seção Transversal A / CT A Total + (1 + Número de furos na mesma seção vertical) * Seção Transversal B / CT B Total + Número de furos na mesma seção vertical * Seção Transversal C / CT C Total)

• Coluna de Cálculo 22/Schedule 1 (Avaliação Z1 e Z2 ) – Avalia-se o

desempenho térmico da parede em análise para regiões das zonas

bioclimáticas Z1 e Z2 de acordo com os valores máximos admitidos para a

trasmitância térmica de paredes externas e com os valores mínimos admitidos

para a capacidade térmica de paredes externas determinados pela ABNT

NBR 15220/2005. No caso de enquadramento da parede em questão nas

faixas de valores normativos limites, a célula está programada para retornar a

mensagem “M – Desempenho Mínimo”. Em contrapartida, no caso de pelo

menos um destes requisitos não ser alcançado, a célula está programada

para retornar a mensagem “Requer Avaliação Computacional”.

TABELA 3 – VALORES MÁXIMOS ADMITIDOS PARA A TRANSMITÂNCIA TÉRMICA DE PAREDES EXTERNAS FONTE: ABNT (2005)

TABELA 4 - VALORES MÍNIMOS ADMITIDOS PARA CAPACIDADE TÉRMICA DE PAREDES EXTERNAS FONTE: ABNT (2005)

42


IF(and(not(Transmitância Térmica > 2,5), not(CT T < 130)), "M - Desempenho Mínimo", "Requer Avaliação Computacional")

• Coluna 21/Schedule 1 (Avaliação Z3 a Z7 ) – Avalia-se o desempenho térmico

da parede em análise para regiões das zonas bioclimáticas Z3, Z4, Z5, Z6 e

Z7 de acordo com os valores máximos admitidos para a trasmitância térmica

de paredes externas (Tabela 13, página 27 da NBR 15575) e com os valores

mínimos admitidos para a capacidade térmica de paredes externas (Tabela

14, página 27 da NBR 15575). No caso de enquadramento da parede em

questão nas faixas de valores máximos e mínimos demonstrados nestas

tabelas, a célula está programada para retornar a mensagem “M –

Desempenho Mínimo”. Em contrapartida, no caso de pelo menos um destes

requisitos não ser alcançado, a célula está programada para retornar a

mensagem “Requer Avaliação Computacional”


IF(or(and(not(Absortância da camada mais externa segundo tabela B2 > 0,6), not(Transmitância Térmica > 3,7), not(CT T < 130)), and(Absortância da camada mais externa segundo tabela B2 > 0,6, not(Transmitância Térmica > 2,5), not(CT T < 130))), "M - Desempenho Mínimo", "Requer Avaliação Computacional")

• Coluna 22/Schedule 1 (Avaliação Z8 ) – Avalia-se o desempenho térmico da

parede em análise para regiões da zona bioclimática Z8 de acordo com os

valores máximos admitidos para a trasmitância térmica de paredes externas

(Tabela 13, página 27 da NBR 15575) e com os valores mínimos admitidos

para a capacidade térmica de paredes externas (Tabela 14, página 27 da NBR

15575). No caso de enquadramento da parede em questão nas faixas de

valores máximos e mínimos demonstrados nestas tabelas, a célula está

programada para retornar a mensagem “M – Desempenho Mínimo”. Em

contrapartida, no caso de pelo menos um destes requisitos não ser alcançado,

a célula está programada para retornar a mensagem “Requer Avaliação

Computacional”

43


IF(or(and(not(Absortância da camada mais externa segundo tabela B2 > 0,6), not(Transmitância Térmica > 3,7), not(CT T < 130)), and(Absortância da camada mais externa segundo tabela B2 > 0,6, not(Transmitância Térmica > 2,5))), "M - Desempenho Mínimo", "Requer Avaliação Computacional")

44

5.1.4 Schedule 2 - Avaliação do desempenho térmico de paredes de montantes

estruturais

Paredes de montantes estruturais como o Light Steel Framing e o Woodframe

vêm se mostrando ótimas alternativas construtivas no âmbito de construções

eficientes e de pouco desperdício de materiais. Estas metodologias dependem de

materiais de alta tecnologia com grandes capacidades de isolamento térmico e

acústico que, quando dispostos em camadas, proporcionam altos níveis de

desempenho em edificações.

O Schedule 2 – DESEMPENHO TÉRMICO DE PAREDES DE MONTANTES

ESTRUTURAIS do Template Revit deste projeto avalia todas as camadas de

isolamento térmico quanto aos seus níveis de desempenho de forma a se obter um

resultado final total para a parede. Adicionalmente, para que a avaliação do

desempenho térmico de paredes construídas sob a ótica destes métodos construtivos

seja de fato compatível ao que determina a norma NBR 15575, o Template Revit

criado no presente trabalho considera a influência dos montantes estruturais no

desempenho térmico total das paredes de montantes estruturais.

Assim como no Schedule 1 citado anteriormente, o Schedule 2 possui seus

próprios parâmetros de projeto e tem a mesma capacidade de filtrar e ordenar apenas

elementos construtivos definidos como sendo do tipo “Montantes Estruturais”. O

schedule também proporciona ao seu usuário, a possibilidade de executar projetos

deste tipo com baixos níveis de detalhamento. Não é necessário que o projetista

modele a estrutura de montantes das paredes para que o Schedule 2 proceda com a

avaliação já que os parâmetros de projetos definidos nessa programação de cálculo

permitem a definição de algumas características construtivas de maneira textual.

Os parâmetros de projeto do Schedule 2 foram definidos da seguinte forma:

• Espessura do perfil;

• Largura do Montante

• Altura da aba lateral do montante;

• Calor específico do perfil;

• Condutividade térmica dos montantes;

• Densidade de massa aparente especifica do perfil;

• Espaçamento entre montantes verticais;

45

• Número de montantes horizontais intermediários;

• Altura da parede (calculada através do quociente da área da parede pelo

comprimento da parede);

A norma NBR 15220 não traz exemplos de cálculo de Transmitância Térmica

(U) e Capacidade Térmica (CT) para este tipo de solução estrutural, porém,

considerou-se neste trabalho a possibilidade de se executar rotinas de cálculo

semelhantes àquelas destinadas às paredes de assentamento de blocos sólidos,

partindo-se do princípio de que os assentamentos horizontal e vertical de blocos se

comportam, geometricamente, de forma análoga aos montantes verticais e horizontais

das paredes de montantes estruturais.

5.1.4.1 Schedule 2 – Procedimento de Cálculo:

• Coluna de Cálculo 1/Schedule 2 (Rt total dos elementos ) – Calcula-se a resistência

térmica das camadas da parede.


(Espessura Material / 100 cm) / Material: Condutividade Térmica

• Coluna de Cálculo 2/Schedule 2 (Rt dos montantes ) – Calcula-se a resistência

térmica dos montantes estruturais.


(Espessura do Perfil / 100 cm) / Condutividade Térmica dos Montantes

• Coluna de Cálculo 3/Schedule 2 (Área da Seção A ) – Calcula-se a área total

perpendicular ao fluxo de calor da seção A da parede definida pelas regiões

de montantes horizontais e verticais. Esta coluna considera em seu cálculo a

existência de no mínimo dois montantes horizontais na parede: um superior e

outro inferior.

46


(2 + Numero de Montantes Intermediários) * Espaçamento entre Montantes * Altura da Aba do Montante + Altura da Parede * Largura do Montante

• Coluna de Cálculo 4/Schedule 2 (Área da Seção B )– Calcula-se a área total

perpendicular ao fluxo de calor da seção B da parede definida pela região das

camadas de isolamento e acabamento da parede.


Altura da Parede * Espaçamento entre Montantes - (2 + Numero de Montantes Intermediários) * Altura da Aba do Montante * Espaçamento entre Montantes

• Coluna de Cálculo 5/Schedule 2 (Rt total da parede ) – Calcula-se a resistência

térmica total da parede.


(Área da seção A + Área da seção B) / (Área da seção A / Resistência térmica dos montantes + Área da seção B / Resistência térmica total dos elementos) + Resistência Superficial Externa + Resistência Superficial Interna

• Coluna de Cálculo 6/Schedule 2 – Calcula-se a transmitância térmica da

parede:


1 / Rt Total da Parede

• Coluna de Cálculo 7/Schedule 2 (CTtotal elementos ) – Calcula-se a capacidade

térmica dos elementos da camada de isolamento e de vedação.


[Material: Densidade da massa aparente (kg/m³)] * (Espessura Material / 100 cm) * Material: Calor Específico / 1000

47

• Coluna de Cálculo 8/Schedule 2 (CTdos perfis ) – Calcula-se a capacidade

térmica dos perfis.


Espessura do Perfil / 100 cm * Densidade de Massa aparente especifica do perfil * Calor Especifico do Perfil / 1000

• Coluna de Cálculo 9/Schedule 2 (CT T) – Calcula-se a capacidade térmica

total da parede.


(Área da seção A + Área da seção B) / (Área da seção A / CT dos Perfis + Área da seção B / CT total Elementos)



bioclimáticas Z1 e Z2 de acordo com os valores máximos admitidos para a

trasmitância térmica de paredes externas (Tabela 13, página 27 da NBR

15575) e com os valores mínimos admitidos para a capacidade térmica de

paredes externas (Tabela 14, página 27 da NBR 15575). No caso de

enquadramento da parede em questão nas faixas de valores de máximos e

mínimos demonstrados nestas tabelas, a célula está programada para

retornar a mensagem “M – Desempenho Mínimo”. Em contrapartida, no caso

de pelo menos um destes requisitos não ser alcançado, a célula está

programada para retornar a mensagem “Requer Avaliação Computacional”.


IF(and(not(Transmitância Térmica > 2,5), not(CT T < 130)), "Nível de Desempenho M", "Executar Avaliação Computacional")

• Coluna de Cálculo 11/Schedule 2 (Avaliação Z3 a Z7 ) – Avalia-se o


bioclimáticas Z3, Z4, Z5, Z6 e Z7 de acordo com os valores máximos

48

admitidos para a trasmitância térmica de paredes externas (Tabela 13, página

27 da NBR 15575) e com os valores mínimos admitidos para a capacidade

térmica de paredes externas (Tabela 14, página 27 da NBR 15575). No caso

de enquadramento da parede em questão nas faixas de valores de máximos

e mínimos demonstrados nestas tabelas, a célula está programada para

retornar a mensagem “M – Desempenho Mínimo”. Em contrapartida, no caso

de pelo menos um destes requisitos não ser alcançado, a célula está

programada para retornar a mensagem “Requer Avaliação Computacional”.


IF(or(and(not(Absortância da camada mais externa segundo tabela B2 > 0,6), not(Transmitância Térmica > 3,7), not(CT T < 130)), and(Absortância da camada mais externa segundo tabela B2 > 0,6, not(Transmitância Térmica > 2,5), not(CT T < 130))), "Nível de Desempenho M", "Requer Avaliação Computacional")

• Coluna de Cálculo 12/Schedule 2 (Avaliação Z8 ) – Avalia-se o desempenho

térmico da parede em análise para regiões da zona bioclimática Z8 de acordo

com os valores máximos admitidos para a trasmitância térmica de paredes

externas (Tabela 13, página 27 da NBR 15575) e com os valores mínimos

admitidos para a capacidade térmica de paredes externas (Tabela 14, página

27 da NBR 15575). No caso de enquadramento da parede em questão nas

faixas de valores de máximos e mínimos demonstrados nestas tabelas, a

célula está programada para retornar a mensagem “M – Desempenho

Mínimo”. Em contrapartida, no caso de pelo menos um destes requisitos não

ser alcançado, a célula está programada para retornar a mensagem “Requer

Avaliação Computacional”.


IF(or(and(not(Absortância da camada mais externa segundo tabela B2 > 0,6), not(Transmitância Térmica > 3,7), not(CT T < 130)), and(Absortância da camada mais externa segundo tabela B2 > 0,6, not(Transmitância Térmica > 2,5))), "Nível de Desempenho M", "Requer Avaliação Computacional")

49

5.1.5 Definição de parâmetros de projeto do Schedule de análise de coberturas do

Template

Diferentemente do que se pondera na avaliação do desempenho térmico de

paredes, o método de cálculo dos valores de Capacidade Térmica e Transmitância

térmica de coberturas proposto pela NBR 15220 não varia de acordo com os materiais

que compõem suas estruturas. Adicionalmente, os efeitos da resistência térmica de

forros e de câmaras de ar ventiladas (regiões compreendidas entre os forros e as

coberturas) devem ser considerados durante o processo de verificação do nível de

desempenho térmico das coberturas. Infelizmente, o software não permite a criação

de um schedule multimodal, ou seja, não é possível extrair informações de

propriedades térmicas e geométricas de forros e coberturas simultânea e diretamente

do modelo e utilizá-las no mesmo schedule por exemplo. Desta forma, o schedule

apresentado nesta seção, necessita de alguns parâmetros pertinentes a outros tipos

de elementos que não a coberturas propriamente.

De maneira geral, o procedimento de cálculo de parâmetros térmicos de

coberturas procede de forma análoga àquele apresentado na avaliação de paredes

exceto pelas ressalvas expostas no parágrafo anterior. Portanto, assim como visto em

outras seções deste trabalho, primeiramente se devem definir parâmetros de projeto

para que se proceda o desenvolvimento do Schedule 3 – DESEMPENHO TÉRMICO

DE COBERTURAS.

Os parâmetros de projeto do Schedule 3 – DESEMPENHO TÉRMICO DE

COBERTURAS foram definidos da seguinte forma:

• Identificação da cobertura;

• Área total da cobertura;

• Altura da abertura na cobertura;

• Perímetro da cobertura (admitindo-se a aproximação de que cobertura seja

um quadrado de área igual à “Área total da cobertura” cujo perímetro é 4 ∗�Á�� S��

);

• Materiais componentes;

• Volume do material;

• Espessura do material (calculada através do quociente do volume do material

pela área da cobertura);

50

• Resistência térmica das camadas da cobertura (este valor já é calculado pelo

software de acordo com a equação �" � ∑ T% �%⁄0% , onde, λi é a condutividade

térmica de cada camada de material, ei, a espessura de cada camada e n, o

número de camadas de materiais da cobertura, assim como sugere a NBR

15220);

• Espessura do forro;

• Condutividade térmica do forro;

• Emissividade da camada mais externa segunda a tabela B2.

Após a entrada de dados nas colunas de parâmetros de projeto pelo usuário

do Template, o Schedule procede à avaliação do desempenho térmico das coberturas,

que, por serem identificadas (numeradas), são avaliadas independentemente umas

das outras devido às regras de agrupamento por “Identificação da cobertura” definida

no schedule 3.

5.1.5.1 Schedule 3 - Procedimento de Cálculo

• Coluna de Cálculo 1/Schedule 3 (Área de abertura ) – Calcula-se a área total

de abertura da cobertura em cm².


Perímetro da cobertura / 1 m² * Altura da abertura na cobertura / 1 * 10000

• Coluna de Cálculo 2/Schedule 3 – Classifica-se o tipo de câmara de ar

existente entre o forro e a cobertura de acordo com a tabela 1 da NBR 15220.


IF(Área de abertura / Área total da cobertura < 30, "Pouco Ventilada", "Muito Ventilada")

51

• Coluna de Cálculo 3/Schedule 3 (Rt do forro ) – Calcula-se a resistência térmica

do forro de acordo com a fórmula de cálculo da resistência térmica de

materiais já apresentada em outras seções deste trabalho.


(Espessura do Forro / 100 cm) / Condutividade térmica do forro

• Coluna de Cálculo 4/Schedule 3 (Rt ar ascendente ) – Define-se o valor da

resistência térmica do ar ascendente da câmara de ar entre o forro e a

cobertura segundo a tabela A.1 da NBR 15220 já apresentada anteriormente

neste trabalho.


IF(Emissividade Segundo Tabela B2 > 0,8, (IF(and(Altura da cobertura > 1 cm, not(Altura da cobertura > 2 cm)), 0,13, (IF(and(Altura da cobertura > 2 cm, not(Altura da cobertura > 5 cm)), 0,14, (IF(Altura da cobertura > 5 cm, 0,14, 0)))))), (IF(Emissividade Segundo Tabela B2 < 0,2, (IF(and(Altura da cobertura > 1 cm, not(Altura da cobertura > 2 cm)), 0,23, (IF(and(Altura da cobertura > 2 cm, not(Altura da cobertura > 5 cm)), 0,25, (IF(Altura da cobertura > 5 cm, 0,27, 0)))))), 0)))

• Coluna de Cálculo 5/Schedule 3 (Rt ar descendente ) – Define-se o valor da

resistência térmica do ar descendente da câmara de ar entre o forro e a

cobertura segundo a tabela A.1 da NBR 15220 já apresentada anteriormente

neste trabalho.

TABELA 3 - CONDIÇÕES DE VENTILAÇÃO PARA CÂMARAS DE AR FONTE: ABNT (2005)

52


IF(Emissividade Segundo Tabela B2 > 0,8, (IF(and(Altura da cobertura > 1 cm, not(Altura da cobertura > 2 cm)), 0,15, (IF(and(Altura da cobertura > 2 cm, not(Altura da cobertura > 5 cm)), 0,18, (IF(Altura da cobertura > 5 cm, 0,21, 0)))))), (IF(Emissividade Segundo Tabela B2 < 0,2, (IF(and(Altura da cobertura > 1 cm, not(Altura da cobertura > 2 cm)), 0,29, (IF(and(Altura da cobertura > 2 cm, not(Altura da cobertura > 5 cm)), 0,43, (IF(Altura da cobertura > 5 cm, 0,61, 0)))))), 0)))

• Coluna de Cálculo 6/Schedule 3 (Rt total da cobertura no Inverno ) – Calcula-se a

resistência térmica total da cobertura no inverno apenas para efeito

informativo, já que, para efeitos de avaliação do desempenho térmico,

somente o valor da resistência térmica da cobertura no verão deve ser

considerado. Segundo a NBR 15220, em condições de inverno, no caso de

câmaras de ar pouco ventiladas, a resistência térmica da câmara será igual à

da camada não ventilada e obtida na tabela B.1 anteriormente mencionada

neste trabalho. Por outro lado, em condições de inverno em que a câmara de

ar é considerada muito ventilada, a norma sugere que a resistência térmica

de coberturas seja calculada em função dos valores de resistência superficial

interna e a resistência térmica do forro como mostrado a seguir:

o Fórmula da NBR15220 para coberturas com câmara de ar muito ventilada em

condições de inverno:

�" � 2 ∗ �/% + �" -+$$+

Onde: Rt forro é a resistência térmica da camada interna do componente construtivo. no caso de coberturas, é a resistência térmica do componente localizado entre a câmara de ar e o ambiente interno –forro; Rsi é a resistência térmica superficial interna obtida da tabela A.1 do anexo A da NBR 15220 mostrada anteriormente neste trabalho.

53


IF(Área de abertura / Área total da cobertura< 30, 0,1 + 0,04 + Resistência Térmica do Forro + Resistência Térmica das camadas da cobertura / 1 (m²·K)/W, 2 * 0,1 + Resistência Térmica do Forro)

• Coluna de Cálculo 6/Schedule 3 (Rt cobertura no Verão ) – Calcula-se a resistência

térmica da cobertura no verão. Este valor não representa a resistência térmica

total da cobertura porque ainda não considera os efeitos das resistências

térmicas superficiais interna e externa obtidas na tabela A.1 do Anexo A da

NBR 15220 mostrado anteriormente neste trabalho.


Resistência Térmica das camadas da cobertura/ 1 (m²·K)/W + Resistência Térmica do Forro + Resistência térmica do ar descendente

• Coluna de Cálculo 7/Schedule 3 (Rt total cobertura no Verão ) – Calcula-se a

resistência térmica total da cobertura no verão, onde consideram-se os efeitos

das resistências térmicas superficiais interna e externa obtidas na tabela A.1

do Anexo A da NBR 15220.


Resistência térmica da cobertura no verão + 0,17 + 0,04

• Coluna de Cálculo 8/Schedule 3 (Transmitância térmica total da cobertura

no inverno ) – Calcula-se a transmitância térmica da cobertura no inverno

calculada apenas para efeito informativo como mencionado anteriormente na

Coluna de Cálculo 6/Schedule 3.


1 / Resistência térmica total da cobertura no Inverno

• Coluna de Cálculo 9/Schedule 3 (Transmitância térmica total da cobertura

no verão ) – Calcula-se a transmitância térmica da cobertura no verão.

54


1 / Resistência térmica total da cobertura no Verão

• Coluna de Cálculo 10/Schedule 3 – Calcula-se o fator de ventilação (FV) da

cobertura conforme apresentado pela Tabela 6.


IF((Abertura na cobertura / 1 cm) � 1,17 – 1,07 * (Abertura na cobertura / 1 cm) ^ (-1,04))


desempenho térmico da cobertura em análise para regiões das zonas

bioclimáticas Z1 e Z2 de acordo com os critérios e níveis de desempenho de

coberturas quanto à transmitância térmica (Tabela I.4, página 55 da NBR

15575 – Parte 5). Diferentemente do que se é apresentado no processo de

verificação do desempenho térmico de paredes, o processo simplificado de

avaliação do desempenho térmico de coberturas permite sua verificação

quanto aos níveis mínimo, intermediário e superior de desempenho. Nas

regiões bioclimáticas abrangidas nesta coluna de cálculo, os valores limites

de transmitância térmica de coberturas são 2,3 para desempenho mínimo, 1,5

TABELA 4 - CRITÉRIOS E NÍVEIS DE DESEMPENHO DE COBERTURAS QUANTO À TRANSMITÂNCIA TÉRMICA FONTE: CBIC (2013)

55

para desempenho intermediário e 1,0 para desempenho superior.

Analogamente ao determinado no procedimento de avaliação do desempenho

térmico de paredes, o não atingimento dos requisitos acima demonstrados,

resulta na necessidade de se realizar a avaliação computacional da cobertura

para que assim se possa determinar sua adequação à norma de desempenho.


IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 2,3, "Requer Avaliação Computacional", IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 1,5, "M - Desempenho Mínimo", IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 1, "I - Desempenho Intermediário", "S - Desempenho Superior")))

• Coluna de Cálculo 12/Schedule 3 (Avaliação Z3 a Z6 ) – Avalia-se o


bioclimáticas Z3, Z4, Z5 e Z6 de acordo com os critérios e níveis de

desempenho de coberturas quanto à transmitância térmica (Tabela I.4, página

55 da NBR 15575 – Parte 5). Nas regiões bioclimáticas abrangidas nesta

coluna de cálculo, os valores limites de transmitância térmica de coberturas

variam de acordo com o valor de absortância à luz solar da camada mais

externa do elemento. Sendo assim, para absortâncias menores ou iguais à

0,6, o valor máximo para a transmitância térmica de coberturas é de 2,3 para

desempenho mínimo, 1,5 para desempenho intermediário e 1,0 para

desempenho superior. Já no caso de valores maior que 0,6 para absortância

à luz solar da camada mais externa da cobertura, o valor máximo para

transmitância térmica da cobertura é de 1,5 para desempenho mínimo, 1,0

para desempenho intermediário e 0,5 para desempenho superior. Como dito

anteriormente, o não atingimento dos requisitos acima demonstrados, resulta

na necessidade de se realizar a avaliação computacional da cobertura para

que assim se possa determinar sua adequação à norma de desempenho.

56


IF(Emissividade Segundo Tabela B2 > 0,6, IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 1,5, "Requer Avaliação Computacional", IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 1, "M - Desempenho Mínimo", IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 0,5, "I - Desempenho Intermediário", "S - Desempenho Superior"))), IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 2,3, "Requer Avaliação Computacional", IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 1,5, "M - Desempenho Mínimo", IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 1, "I - Desempenho Intermediário", "S - Desempenho Superior"))))



bioclimáticas Z7 e Z8 de acordo com os critérios e níveis de desempenho de

coberturas quanto à transmitância térmica (Tabela I.4, página 55 da NBR

15575 – Parte 5). Nas regiões bioclimáticas abrangidas nesta coluna de

cálculo, os valores limites de transmitância térmica de coberturas variam de

acordo com o valor de absortância à luz solar da camada mais externa do

elemento e seus fatores de ventilação (FV). Sendo assim, para absortâncias

menores ou iguais à 0,6, o valor máximo para a transmitância térmica de

coberturas é de 2,3*FV para desempenho mínimo, 1,5*FV para desempenho

intermediário e 1,0*FV para desempenho superior. Já no caso de valores

maior que 0,6 para absortância à luz solar da camada mais externa da

cobertura, o valor máximo para transmitância térmica é de 1,5*FV para

desempenho mínimo, 1,0*FV para desempenho intermediário e 0,5*FV para

desempenho superior. Novamente, o não atingimento dos requisitos acima

demonstrados, resulta na necessidade de se realizar a avaliação

computacional da cobertura para que assim se possa determinar sua

adequação à norma de desempenho.

57


IF(Emissividade Segundo Tabela B2 > 0,4, IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 1,5, "Requer Avaliação Computacional", IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 1 * Fator de Ventilação, "M - Desempenho Mínimo", IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 0,5 * Fator de Ventilação, "I - Desempenho Intermediário", "S - Desempenho Superior"))), IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 2,3, "Requer Avaliação Computacional", IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 1,5 * Fator de Ventilação, "M - Desempenho Mínimo", IF(Transmitância térmica total da cobertura no verão > 1 * Fator de Ventilação, "I - Desempenho Intermediário", "S - Desempenho Superior"))))

58

5.2 UTILIZAÇÃO DO TEMPLATE REVIT DE ANÁLISE DE DESEMPENHO

TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES

5.2.1 Acessando o Template Revit de análise de conforto térmico de edificações

Os arquivos de Templates Revit são salvos no formato .RTE e, no caso do

Template de análise de desempenho térmico de edificações aqui desenvolvido,

encontra-se na pasta de Templates Revit que pode ser acessada através da abertura

de um novo arquivo de projeto do tipo .RVT.

Desta forma, ao iniciar um novo projeto, o modelador terá seu modelo

tridimensional analisado quanto ao seu desempenho térmico simultaneamente à sua

execução, possibilitando assim que decisões a respeito de materiais de revestimento

FIGURA 9 - PROCEDIMENTO PARA ACESSAR O TEMPLATE A PARTIR DE UM NOVO PROJETO Fonte: O autor (2014)

59

e acabamentos sejam definidos de acordo com as características térmicas da

edificação em questão sob a ótica de um processo interativo de tomadas de decisão.

FIGURA 10 - INTERFACE DO TEMPLATE FONTE: O autor (2014)

5.2.2 Dados de entrada durante a fase de projeto e resultados obtidos através do

Template

Para a adequada utilização do Template Revit desenvolvido neste trabalho, é

necessário que cada uma das paredes e coberturas definidas na fase de modelação

tridimensional da edificação seja identificada numérica para que o schedule Revit

interprete cada elemento independentemente e, consequentemente, consiga executar

análises de seus respectivos materiais componentes separadamente. Com esse

intuito, criaram-se os Parâmetros de Projeto sob as categorias de Paredes e

Coberturas chamados respectivamente de “Id. da Parede” e “Id. da Cobertura”, onde

se é possível definir facilmente, através da Interface do Usuário “Propriedades”

localizada ao lado esquerdo da janela do Revit, o número de identificação de cada um

destes elementos ao longo do processo de modelagem.

60

A Interface do Usuário “Propriedades” é a melhor forma de se inserir as

informações necessárias ao processo de avaliação de desempenho térmico de

elementos modelados. Simultaneamente ao desenvolvimento do modelo, o usuário

do software tem a possibilidade de preencher os valores dos parâmetros de projeto

do Template através desta interface que automaticamente interage com os schedules

alimentando suas colunas de cálculos para que assim se procedam as determinações

dos parâmetros térmicos Transmitância Térmica (U) e Capacidade Térmica (CT) dos

componentes do invólucro da edificação. Além da identificação dos elementos, a

Interface do Usuário “Propriedades” permite ao projetista a definição do tipo de

estrutura de parede que está sendo modelada, o que possibilita sua análise de acordo

com a programação de cálculo pertinente à sua modalidade de estrutura (“Paredes de

assentamento de blocos” ou “Parede de montantes estruturais” no caso de paredes).

Como o schedule para avaliação do desempenho térmico de coberturas abrange

qualquer tipo de cobertura modelada, estes elementos não necessitam de definição

quanto aos seus métodos construtivos.

Após serem definidos os dados de entrada relacionados à identificação de

elementos, o usuário deve definir as propriedades térmicas e físicas dos materiais

componentes das estruturas modeladas. De forma a auxiliar seu usuário na definição

de tais propriedades, o Template contém em seu “Navegador de Projeto” (localizada

no lado esquerdo da janela do Revit ao lado da Interface do Usuário “Propriedades”),

sob a categoria de “Legendas”, uma lista de propriedades térmicas e físicas sugeridas

pela tabela B.3 do Anexo B da norma NBR 15220 para diversos materiais utilizados

na indústria da construção civil brasileira.

61

Definidos os parâmetros de projeto, e modelada a edificação, o usuário terá

automaticamente o resultado de análise do desempenho térmico de seu projeto. No

caso de atingimento dos níveis de desempenho mínimo, intermediário ou superior

prescritos por norma para cada uma das zonas bioclimáticas brasileiras, os schedules

1,2 e 3 estão programados para mostrar este resultado em células coloridas de verde,

facilitando-se assim a identificação visual de quais elementos da edificação estão de

acordo com a norma brasileira de desempenho térmico de edificações habitacionais.

Por outro lado, estando os parâmetros calculados Transmitância Térmica (U) e

Capacidade Térmica (CT) fora dos limites definidos pelo processo simplificado de

avaliação do desempenho térmico de edificações, as células de avaliação de cada

uma das zonas bioclimáticas estarão coloridas de vermelho e trarão a mensagem

“Requer avaliação computacional”.

FIGURA 11 - INTERFACE DO USUÁRIO "PROPRIEDADES" FONTE: O autor (2014)

62

FIGURA 12 - RESULTADOS OBTIDOS PELO SCHEDULE 3 - DESEMPENHO TÉRMICO DE COBERTURAS FONTE: O autor (2014)

63

6 ESTUDO DE CONFIABILIDADE DOS SCHEDULES DE CÁLCULO DO

TEMPLATE


PAREDES DE ASSENTAMENTO DE BLOCOS

A norma ABNT NBR 15220 traz em seu Anexo C exemplos de cálculo de

parâmetros térmicos de alguns tipos de paredes. Para que se fosse comprovada a

confiabilidade do Schedule 1 – DESEMPENHO TÉRMICO DE PAREDES DE

ASSENTAMENTO DE BLOCOS criado neste trabalho, a seção de parede composta

por tijolos cerâmicos de seis furos rebocados nas duas faces, objeto de exemplo do

referido anexo, foi modelada em Revit para que a verificação da confiabilidade dos

resultados obtidos pelo Schedule 1 fosse feita.

6.1.1 Dados do exemplo da norma

A seção transversal da parede do exemplo do Anexo C da norma é composta

por tijolos cerâmicos de 6 furos com dimensões 10 x 16 x 32 cm (espessura, altura e

comprimento respectivamente). As dimensões dos furos são de 3 x 4 cm (dimensão

horizontal e dimensão vertical respectivamente). Em cada uma de suas faces, há uma

camada de 2 cm de reboco e as camadas de assentamento horizontal e vertical tem

espessura de 1 cm.

FIGURA 13 - DIMENSÕES DA PAREDE DO EXEMPLO DE CÁLCULO FONTE: Exemplo 3, Página 14 do anexo C da ABNT NBR 15220)

64

Os dados utilizados pelo exemplo de cálculo exposto pelo Anexo foram

definidos da seguinte forma:

o Densidade de massa aparente da cerâmica (ρcerâmica) = 1600 kg/m3;

o Condutividade térmica da cerâmica (λcerâmica) = 0,90 W/(m.K);

o Calor específico da cerâmica (ccerâmica) = 0,92 kJ/(kg.K);

o Densidade de massa aparente da argamassa (ρargamassa) = 2000 kg/m3;

o Condutividade térmica da argamassa (λargamassa) = 1,15 W/(m.K);

o Calor específico da argamassa (cargamasa) = 1,00 kJ/(kg.K);

o Densidade de massa aparente da argamassa (ρreboco) = 2000 kg/m3;

o Condutividade térmica da argamassa (λreboco) = 1,15 W/(m.K);

o Calor específico da argamassa (creboco) = 1,00 kJ/(kg.K);

o Resistência térmica da câmara de ar (Rar) = 0,16 (m².K)/W.

Os valores calculados no exemplo da norma para a Transmitância Térmica

(U) e Capacidade Térmica (CT) da parede em questão são respectivamente de 2,38

W/(m².K) e 160 kJ/(m².K).


PAREDES DE ASSENTAMENTOS DE BLOCOS

Primeiramente, definiu-se a seção da parede apenas conforme seus materiais

componentes e modelou-se uma pequena residência composta por uma cobertura e

4 paredes de mesma seção devidamente identificadas numericamente e definidas

quanto ao tipo de estrutura, no caso, como “Paredes de Assentamento de Blocos”.

Em seguida, foram inseridas diretamente nas colunas da planilha de cálculo do

Schedule as propriedades físicas e térmicas dos materiais da seção da parede assim

como as dimensões do bloco cerâmico, de seus furos e das camadas de

assentamento.

65

• Definição dos materiais da seção da parede e suas espessuras:

FIGURA 14 - DEFINIÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DA SEÇÃO TRANSVERSAL DA PAREDE FONTE: O autor (2014)

66

• Criação de pequeno modelo tridimensional de edificação habitacional:

• Definição dos valores de propriedades térmicas e físicas dos elementos das

paredes, conforme valores utilizados no exemplo do Anexo C:

FIGURA 15 - MODELAGEM DE EDIFICAÇÃO HABITACIONAL FONTE: O autor (2014)

FIGURA 16 - DEFINIÇÃO DAS PROPRIEDADES TÉRMICAS E FÍSICAS DOS ELEMENTOS DAS PAREDES FONTE: O autor (2014)

67

• Definição das propriedades das camadas de assentamento:

• Definição das propriedades geométricas do bloco e seus furos:

FIGURA 17 - DEFINIÇÃO DAS PROPRIEDADES TÉRMICAS E GEOMÉTRICAS DAS CAMADAS DE ASSENTAMENTO DE BLOCOS (FONTE: O AUTOR)

FIGURA 18 - DEFINIÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DOS BLOCOS E SEUS RESPECTIVOS FUROS FONTE: O autor (2014)

68

• Resultados de Transmitância Térmica (U) e Capacidade Térmica (CT):

Como se pode comprovar, os resultados obtidos pelo procedimento de cálculo

do Schedule 1 são fiéis àqueles apresentados em seu exemplo de cálculo pela norma

NBR 15220. A diferença entre os resultados é de 2,5% para a Transmitância Térmica

(U) e de 4,2% para a Capacidade Térmica (CT). Estas pequenas discrepâncias são

devidas ao arredondamento de valores calculados das áreas das camadas de

assentamento do bloco e também devido à consideração, feita durante o

procedimento de cálculo do schedule, de que todas as camadas maciças de blocos

(regiões entre furos e região entre furo e camada de assentamento) têm a mesma

espessura, o que se prova ser um fato inverídico de acordo com o que se é

apresentado na figura esquemática da seção da parede apresentada no Capítulo

5.4.1).

FIGURA 19 - RESULTADOS OBTIDOS PARA O EXEMPLO 3 DO ANEXO C DA NBR 15220 PELO SCHEDULE 1 - DEEMPENHO TÉRMICO DE PAREDES DE ASSENTAMENTO DE BLOCOS FONTE: O autor (2014)

69


PAREDES DE MONTANTES ESTRUTURAIS

Como comentado anteriormente, o Schedule 2 – DESEMPENHO TÉRMICO

DE PAREDES DE MONTANTES ESTRUTURAIS, foi desenvolvido de acordo com a

premissa de que, geometricamente, os montantes estruturais este tipo de elemento

se comportam analogamente aos assentamentos de blocos.

Isto posto, o programa de cálculo do Schedules 2 apenas difere do proposto

no Schedule 1 quanto à inexistência de parâmetros de projeto relativos a

considerações de furos nos elementos da seção da parede.

A ABNT NBR 15220 não possui em seus anexos informativos exemplos de

cálculo de transmitância térmica e capacidade térmica do tipo de parede analisado

pelo Schedule 2. Sendo assim, a comparação de resultados conforme o realizado para

o Schedule 1 não é possível de ser executada.

70


COBERTURAS

Analogamente ao procedimento determinado para o estudo de confiabilidade

do Schedule 1, as colunas de parâmetros de projeto presentes no Schedule 3 –

DESEMPENHO TPERMICO DE COBERTURAS foram alimentadas com os dados

que constam no primeiro exemplo de cálculo de transmitância térmica e capacidade

térmica de coberturas do Anexo C da norma NBR 15220.

6.3.1 Dados do exemplo da norma

O exemplo da norma para cálculo de parâmetros térmicos de coberturas se

refere a telhados inclinados de chapas de fibro-cimento com forro de pinus e câmara

de ar ventilada.

Os dados utilizados pelo exemplo de cálculo exposto pelo Anexo foram

definidos da seguinte forma:

o Comprimento do telhado = 7 m;

o Abertura de ventilação = 5 cm em cada beiral;

o Condutividade térmica da telha de fibro-cimento (λ fibro-cimento) = 0,65 W/(m.K);

FIGURA 20 - EXEMPLO DE TELHADO INCLINADO DE CHAPAS DE FIBRO-CIMENTO COM FORRO DE PINUS E CÂMARA DE AR VENTILADA FONTE: Exemplo 5, Página 18 do anexo C da ABNT NBR 15220)

71

o Condutividade térmica do forro de pinus (λpinus) = 0,15 W/(m.K);

O valor calculado no exemplo da norma para as Transmitâncias Térmicas (U)

da cobertura em questão no verão é 2,00 W/(m².K).


COBERTURAS

Primeiramente, definiu-se a seção da cobertura de acordo com o exemplo. A

residência projetada anteriormente na validação do Schedule 1, tem sua cobertura

modelada de acordo com o exemplo de cálculo para coberturas apresentado no Anexo

C. Em seguida, foram inseridas diretamente nas colunas da planilha de cálculo do

Schedule as propriedades físicas e térmicas dos materiais da cobertura e seu forro.

• Definição dos materiais da seção da cobertura e suas espessuras:

• Definição dos valores de propriedades geométricas, térmicas e físicas dos

elementos da cobertura, conforme valores utilizados no exemplo do Anexo C:

FIGURA 21 - DEFINIÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DA SEÇÃO TRANSVERSAL DA COBERTURA FONTE: O autor (2014)

72

• Resultados de Transmitância Térmica (U):

Como se pode comprovar, os resultados obtidos pelo procedimento de cálculo

do Schedule 3 são fiéis àqueles apresentados em seu exemplo de cálculo pela norma

NBR 15220. A diferença entre os resultados de transmitância térmica (U) obtidos pelos

dois procedimentos de cálculo é de apenas 0,2%, e desprezível por ser unicamente

devido à diferença de números de casas decimais empregados em cada um destes

procedimentos.

FIGURA 22 - DEFINIÇÃO DAS PROPRIEDADES GEOMÉTRICAS, TÉRMICAS E FÍSICAS DOS ELEMENTOS DA COBERTURA FONTE: O autor (2014)

FIGURA 23 - RESULTADOS OBTIDOS PARA O EXEMPLO 5 DO ANEXO C DA NBR 15220 PELO SCHEDULE 3 - DEEMPENHO TÉRMICO DE COBERTURAS FONTE: O autor (2014)

73

7 CONCLUSÃO

O Template de avaliação do desempenho térmico de elementos do invólucro

de edificações foi desenvolvido de forma a facilitar o processo de verificação de

parâmetros térmicos de elementos construtivos através das automatizações de

procedimentos de cálculo e das interpretações de resultados quanto a limites

normativos. Porém, esta ferramenta também traz algumas limitações que, quando

eliminadas, a tornará ainda mais eficiente e vantajosa à indústria da construção civil e

arquitetura.

7.1 VANTAGENS DO USO DO TEMPLATE

O desenvolvimento do Template para avaliação do desempenho térmico de

edificações e seus Schedules de cálculo permitem a rápida avaliação do desempenho

térmico dos elementos modelados com o uso do Revit segundo as normas ABNT NBR

15575 e NBR 15220. A possibilidade de se verificar a aptidão de paredes e coberturas

à validação quanto ao que preconiza a norma de desempenho térmico de edificações

habitacionais simultaneamente ao seu desenvolvimento, promove um processo

interativo de tomadas de decisão a respeito de propriedades e características de

elementos da edificação e seus materiais. Desta forma, projetos são desenvolvidos

sob uma ótica mais abrangente que não apenas consideram o estudo de formas, mas

também prezam o bom funcionamento de edificações quanto às suas qualidades

térmicas

Outra vantagem da utilização da ferramenta é a da qualidade da informação

produzida pela metodologia. Os Schedules de avaliação do desempenho térmico de

elementos fazem algumas considerações importantes para o processo de cálculo da

Capacidade Térmica e da Transmitância Térmica das estruturas modeladas que não

são abrangidas pelos cálculos padrões do Revit. Quando seu usuário define as seções

de paredes e coberturas, o software desconsidera a possibilidade de se somarem as

influências de, por exemplo, camadas de assentamento de blocos, montantes

estruturais e camadas de ar aos seus cálculos de resistência térmica.

Após feita a análise de desempenho térmico de uma parede de assentamento

de blocos utilizando Schedule 1 – DESEMPENHO TÉRMICO DE PAREDES DE

ASSENTAMENTO DE BLOCOS, constatou-se o aumento de aproximadamente

74

5,15% nos valores de resistência térmica obtidos pelo Schedule 1 em relação ao que

se é fornecido automaticamente pelo programa de cálculo do software, diferença essa

produzida apenas pela consideração de camadas heterogêneas das paredes.

7.2 LIMITAÇÕES DO TEMPLATE

Como já comentado anteriormente, o Template possui algumas limitações

técnicas. Nem todas as informações necessárias para a determinação dos níveis de

desempenho das estruturas modeladas podem ser automaticamente extraídas do

modelo tridimensional. Portanto, há a necessidade de entrada manual de dados nas

colunas designadas aos parâmetros de projeto de propriedades térmicas e físicas dos

materiais componentes das edificações modeladas.

A impossibilidade de se criar um schedule multimodal onde propriedades

geométricas de forros sejam consideradas simultaneamente às de coberturas no

schedule de avaliação do desempenho térmico de coberturas é outra limitação do

Template. Ela torna imprescindível a definição manual de propriedades geométricas

e térmicas de forros.

Finalmente, pode-se considerar a necessidade de numeração de cada um dos

elementos modelados uma outra limitação do Template. Em projetos de maior

complexidade onde muitos elementos são criados, existe a possibilidade de que o

usuário se esqueça de identificar algum elemento ou até usar a mesma identificação

para elementos diferentes, erro potencialmente nocivo para o correto funcionamento

dos Schedules de cálculo desenvolvidos neste Template.

75

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O presente trabalho se mostra como uma promissora ferramenta com

potencial de grande valor para a indústria da construção civil, auxiliando no

desenvolvimento de edificações habitacionais mais eficientes no aspecto energético

e que proporcionam maiores níveis de conforto aos seus ocupantes.

Como se pôde demonstrar, a possibilidade proporcionada pela metodologia

BIM de se aplicar conceitos, definições e procedimentos normativos simultaneamente

ao desenvolvimento de um projeto traz infinitas possibilidades de análises

automatizadas. No caso do Template de avaliação de desempenho térmico, a

praticidade resultante da automatização de cálculos permite que o tempo despendido

para a análise da adequação de parâmetros aos limites normativos seja

consideravelmente menor que o necessário para eventuais análises posteriores ao

desenvolvimento do projeto.

76

9 REFERÊNCIAS

ACEPE – ASSOCIAÇÃO INDUSTRIAL DO POLIESTIRENO EXPANDIDO. Caracterização do comportamento térmico dos edifícios. Disponível em: <http://www.acepe.pt/index.php/construcao/ regulamento-termico/caracterizacao-do-comportamento-termico-dos-edificios>. Acesso em: 24/10/2014. ACG. Productivity in the Building Network - Assessing th e Impacts of Building Information Models, Report to the Built Environment, Innovation and Industry Council (BEIIC) . Sydney: Allen Consulting Group, 2010. Relatório técnico. ALSHAWI, M., FARAJ, I. (2002). Integrated construction environments: technology and implementation. Construction Innovation , Brisbane v. 2, n. 1, p. 33-51, 2002. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575-1/2013: Edificações habitacionais – Desempenho Parte 1: Requisitos gerais. 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575-4/2013: Edificações habitacionais – Desempenho Parte 4: Requisitos para o sistema de vedações internas e externas - SVVIE. 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575-5/2013: Edificações habitacionais – Desempenho Parte 1: Requisitos para sistemas de coberturas. 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15220-1/2005: Desempenho térmico de edificações Parte 1: Definições símbolos e unidades. 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉRCNICAS. NBR 15220-2/2005: Desempenho térmico de edificações Parte 2: Método de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações. 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15220-3/2005: Desempenho térmico de edificações Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social. 2005. AUTODESK - Inspiração Brasil. Diponível em: <http://www.autodesk.com.br/adsk/servlet/index?siteID= 1003425&id=16162683>. Acesso em: 19/10/2014 AUTODESK - Revit 2015 – Help. Disponível em: <http://help.autodesk.com/view/RVT/2015/ENU/> Acesso em: 20/10/2014 BRASIL. Nota técnica DEA 14/14. Nota técnica ONS 129/2014. 2ª Revisão Quadrimestral das Projeções da demanda de energia elétrica do Sistema Interligado Nacional 2014-2018. Rio de Janeiro: Ministério de Minas e Energia/Empresa de Pesquisa Energética/Operador Nacional do Sistema Elétrico, 2014. 30 p. Relatório técnico. CALLISTER, William. Materials Science and Engineering - An Introduction. 7.ed. York: John Wiley & Sons, Inc., 2003. CBIC – CÂMARA BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DA CONSTRUÇÃO. Guia orientativo para atendimento à norma ABNT NBR 15575/2013. 2 ed. Fortaleza: Gadioli Cipolla Comunicação, 2013. EASTMAN, C., TEICHOLZ, P., SACKS, R., & LISTON, K. 2008. BIM Handbook - A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers, and Contractors. 2 ed. Nova Iorque: John Wiley & Sons, Inc., 2008.

ENERGYPLUSTM. Getting Started with EnergyPlus Basic Concepts Manu al - Essential Information you Need about Running EnergyPlus. Outubro de 2013.

77

GRAF, H. F. Transmitância Térmica & Energia Incorporada na Arqu itetura: sua relação nas superfícies do invólucro de uma edificação residenc ial unifamiliar conforme a Norma NBR 12721. 167 f. Dissertação (Mestrado em Construção Civil) - Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2011. HAM, Y., GOLPAVAR-FARD, M. Mapping actual thermal properties to building elements in gbXML-based BIM for reliable building energy performance modeling. Automation in Construction , College Park, v. 49, parte B, p. 214-224, 2015. HARON, A. T., MARSHALL-PONTING, A. J., AOUAD, G. Building information modeling in integrated practice. University of Salford , Salford. Disponível em: <http://usir.salford.ac.uk/16624/2/paper_ciraic_ 2_Ahmad_Haron.pdf>. Acesso em 26/11/2014. HSE - Thermal comfort. Disponível em: <http://www.hse.gov.uk/temperature/thermal/> Acesso em: 22/10/2014. IEA. Technology Roadmap - Energy efficient building enve lopes . Paris: IEA Publications, 2013. KANER, I., SACKS, R., KASSIAN, W., QUITT, T. Case studies of BIM adoption for precast concrete design by mid-sized structural engineering firms. ITcon , v. 13, special issue, p. 303-323, 2008. KHANZODE, A., FISCHER, M., REED, D. (2008). Benefits and Lessons Learned of Implementing Building Virtual Design and Construction (VDC) Technologies for Coordination of Mechanical, Eectrical, and Plumbing (MEP) Systems on a Large Healthcare Project. ITcon , v. 18, special issue, p. 324-342, 2008. LEE, A., MARSHALL-PONTING, A. J., AOUAD, G., WU, S., KOH, I., FU, C., COOPER, R., BETTS, M., KAGIOGLOU, M., FISCHER, M. Developing a Vision of nD-Enabled Construction . Salford: Salford centre for research & innovation in the built & human environment, 2003. LEICHT, R., MESSNER, J. Moving Toward an ‘Intelligent’ Shop Modelling Process. ITcon , v. 18, special issue, p. 286-302, 2008. MARZOUK, M, ABDELATY, A. Monitoring thermal comfort in subways using building information modeling. Energy and Buildings , Belgrado, v. 84, p. 252-257, 2014. SUCCAR, B. Building Information Modelling: conceptual construc ts and performance improvement tools . 370 f. Tese (Doutorado) – School of Architecture and Built Environment/Faculty of Engineering and Built Environment, University of Newcastle, Callaghan, 2013. SZOKOLAY, S. V. Introduction to architectural science - the basis o f sustainable design . Burlington: Architectural Press, 2004. .

78

ANEXO A - Tabela B.3 do Anexo B da norma NBR 15220

79

80

ANEXO B - Tabela B.2 do Anexo B da norma NBR 15220

Documents

Análise de desempenho térmico de edificações habitacionais