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Desempenho Térmico de edificações
PROFESSOR
Roberto Lamberts
ECV 5161 UFSC FLORIANÓPOLIS
problema
estru
tura
42
realidade soluções atitude evolução
2 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
EVO
LUÇ
ÃO
+ a arquitetura tem evoluído visando, entre outros motivos, oferecer um controle do homem em
relação ao clima
3 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
42
casas subterrâneas – norte da China sistemas de aquecimento – roma
sistemas de ventilação na “kiwa” povo de mesa verde - deserto de colorado
proteção de habitações povo de mesa verde - deserto de colorado
evolu
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pro
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a – realid
ade – so
luçõ
es – atitud
e
4 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
arquitetura mediterrânea - (Santorini, Grécia) (Milão, Italia) arquitetura tropical - (Colombia)
42
Dependendo do clima a arquitetura muda as cores, as proporções, os materiais, as
estratégias de acondicionamento, entre outras.
PR
OB
LEM
A
+
suportado na tecnologia, o arquiteto
desligou-se da
relação do projeto com o clima
5 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
42
os sistemas de ar condicionado e iluminação artificial passaram a ser largamente utilizados, dando ao projetista uma posição bastante cômoda perante os problemas de adequação do edifício ao clima. Surgiu um estilo internacional de edifícios.
estilo internacional de edifícios
evolu
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ble
ma
– realidad
e – solu
ções – atitu
de
6 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
42
o estilo internacional foi exportado como símbolo de poder assim como os sofisticados sistemas condicionamento e as técnicas construtivas sem sofrer readaptações às características culturais e climáticas do local de destino (crise do petróleo 1973 e “edifício estufa”)
REA
LID
AD
E
+
consumo energético
7 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
O consumo de energia em países desenvolvidos é aproximadamente 12 vezes maior do que nos países em desenvolvimento
42
Consumo de energia per capita - Total
TEP
pe
r C
apit
a
1992 1997 2002 2007 2009
0
2
4
6
8
12
10 Desenvolvido
Mundial
Desenvolvimento
REA
LID
AD
E
+
consumo energético
8 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
World Bank, World Development Indicators
42
Uso de energia per capita
TEP
Estados Unidos
Austrália
Mundo
China
Brasil
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de
9 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
MUNDO
42
Fontes renováveis representam 13% do consumo energético global
Hidro
Oil
Bio Nuclear
Gas
Coal
Fonte: IEA- 2013
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de
10 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
BRASIL
42
Em 1970, fontes renováveis e energia (incluindo biomassa representavam 80% da matriz energática brasielira. Atualmente, representam 47%
Hidro
Oil
Bio
Nuclear Gas
Coal
Fonte: IEA- 2013
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de
11 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
42
Matriz Energética
Fonte: BEN- 2014 & IEA - 2013
0%
25%
50%
75%
100%
Brazil World
non-renewable renewable
47%
53%
86%
14%
BRASIL vs. MUNDO
evolu
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de
12 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Mudanças climáticas
42
Em 2050 talvez nossos edifícios consumam 20% a mais de energia só devido a alterações no clima.
IPCC 2014
ENERGÉTICO 11%
RESIDENCIAL 10%
COMERCIAL 3%
PÚBLICO 2%
AGROPECUÁRIO 4%
TRANSPORTES 34%
INDUSTRIAL 36%
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de
13 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
42
Consumo por setor - Brasil
Fonte: BEN- 2014
53%
14%
ELETRICIDADE
48%
TOTAL 243.911 tep
Edificações 15%
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de
14 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Fonte: BEN- 2014 42
Consumo edificações por fonte - Brasil
1%
24%
27%
45%
2%
RESIDENCIAL 23.730 tep
GÁS NATURAL LENHA
ÓLEO DIESEL ÓELO COMBUSTÍVEL
GLP QUEROSENE
ELETRICIDADE CARVÃO VEGETAL
ELETRICIDADE
GLP
LENHA
2% 1%
5%
90%
1%
COMERCIAL 8.064 tep
7%
92%
PÚBLICO 3.868 tep
ELETRICIDADE
ELETRICIDADE
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de
15 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
IEA 2013
Consumo edificações por uso final - Mundo
42
COOKING
SPACE HEATING
WATER HEATING
APPLIANCES
LIGHTING
COOLING
SPACE HEATING OTHERS (IT...)
COOLING
LIGHTING
WATER HEATING
Comercial
evolu
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ma – re
alidad
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e
16 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Diversidade de usos finais
Iluminação:
12 a 57%
Equipamentos: 6 a 38%
Ar-condicionado:
25 a 75%
Usos finais de energia elétrica no setor comercial - Brasil
42
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de
17 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Avaliação do Mercado de Eficiência Energética no Brasil: Pesquisa Setor Comercial – AT PROCEL-Eletrobras 2007
Usos finais de energia elétrica no setor comercial - Brasil
42
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de
18 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Avaliação do Mercado de Eficiência Energética no Brasil: Pesquisa Prédios Públicos – AT PROCEL-Eletrobras 2007
Usos finais de energia elétrica no setor público - Brasil
42
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de
19 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Avaliação do Mercado de Eficiência Energética no Brasil: Pesquisa na Classe Residencial PROCEL-Eletrobras 2007
Lava Roupa 0.4%
Microondas 0.1%
Geladeira 22%
Freezer 5% Lampadas
14% Chuveiro 24%
Ar Condicionado
20% TV 9%
Som 3%
Ferro 3%
Usos finais residenciais no Brasil
42
evolu
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de
20 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Consumo das habitações por faixa de consumo Brasil
42
29.5 TWh/y
23.5 TWh/y
18.1 TWh/y
37.2 TWh/y
41
13
6
6
0 10 20 30 40 50
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 to 100
101 to 200
201 to 400
over 400
Número de habitações (milhão))
Total consumption (TWh/year)
Faix
a d
e c
on
sum
o (
kWh
/mê
s)
[TWh/year] [Million dwellings]
41 milhões de residências da faixa de consumo de 0 a 100 consome menos energia do que 6 milhões de residência da faixa de consumo acima de 400.
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de
21 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Plano nacional de energia – PNE 2030
42
• Lançamento em 2007
• Estimativa da demanda e oferta de energia
• Estratégias e políticas energéticas
• Eficiência Energética em edificações consierada pela primeira vez
evolu
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de
22 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Lei de eficiência energética N° 10285
42
Lei Nº10285, Outubro 17, 2001
Desenvolver a eficiência energética no
Brasil
Eficiência mínima para eletrodomesticos
Grupo de edificações
evolu
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blem
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ade
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ções – atitu
de
23 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Crise de energia elétrica Brasil 2014
42
• Desconto de 20% nas tarifas
• Ano seco
• Custo estimado – 100 Bi
• Falta de gestão da crise- ano de eleições – 2001...
• PROCEL ?
evolu
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de
24 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Mudança da hora e pico
42 BORGSTEINS, 2014
12:00
14:00
16:00
18:00
20:00
22:00
0:00 A
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05
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5
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7
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8
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8
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-09
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9
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-10
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0
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0
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-11
May
-11
Au
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1
No
v-1
1
Feb
-12
May
-12
Au
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2
No
v-1
2
Feb
-13
May
-13
Au
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3
No
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3
Feb
-14
May
-14
Au
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4
Ho
ra d
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ico
MESES "QUENTES" MESES "FRIOS"
• Quatro datas por ano em intervalos trimestrais. (FEV, MAI, AGO, NOV) • Terças-feiras e não são feriados. • O horário de pico em MAI e AGO permaneceu constante de 2005 a 2014. • O horário de pico em NOV e FEV era cerca de 20:30 até nov 2009, e migrou para cerca de 15:30 a partir de fev 2010. • Infere-se que houve antecipação do horário de pico no verão mas não houve alteração do horário de pico no inverno.
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de
25 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Crescimento de vendas condicionadores e ar
42
Aumento ganhos internos? Exposição excessiva ao AC? Vício em AC?
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de
26 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
BORGSTEIN, 2014
Crises de energia elétrica - Brasil
42
200
250
300
350
400
450
500
550
19
90
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
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96
19
97
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98
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99
20
00
20
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20
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20
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20
04
20
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06
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07
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Co
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Milh
ares
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27 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
BORGSTEIN, 2014
Fator de emissão de CO2
SIN - médio mensal
42
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
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-09
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09
Oct
-09
Jan
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0
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10
Oct
-10
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1
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11
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2
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28 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
BORGSTEIN, 2014
Eficiência mínima de condicionadores de ar
42
3.2
5.25
7.52
3.3 3.76
2.39
3.17 2.87 2.3
2.87
Brasil Australia China União Européia
Índia Indonésia Estados Unidos
Mínimo para obter melhor classificação Mínimo permitido por lei
CO
P (
W/W
)
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29 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
MEPS BRAZIL
Eficiência de condicionadores de ar residenciais - Brasil
42
SOLU
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ES
+
A arquitetura e nós precisamos mudar
30 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
42
2. Natural ventilation
1. Confort zone
3. Direct evaporative cooling
4. Thermal mass cooling efect
7. Thermal mass heating efect
8. Passive solar heating
6. Indirect evaporative cooling
Mudança de comportamento
Arquitetura bioclimática
Necessidade de condicionamento de ar?
SOLU
ÇÕ
ES
+
solucionar o problema
requer esforços em
diferentes frentes de trabalho
31 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Conceito vitruviano Conceito atual
solidez
utilidade beleza
solidez
beleza efic. energ.
utilidade
1. mentalidade 42
coliseu de roma - século 1 CH2 Building, Australia - 2006
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de
32 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
2. desenho/ projeto 42
Na arquitetura • Arquitetura bioclimática, redução de carga térmica
• Cores claras em climas quentes
• Sombra em áreas transparentes
• Ventilação natural
• Iluminação natural
evolu
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de
33 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
2. desenho/ projeto 42
Eficiência energética Envoltória • Desempenho térmico de elementos construtivos Iluminação • Tecnologia (T5, LED?) • Iluminação natural integrada com a artificial
evolu
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de
34 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
2. desenho/ projeto 42
Eficiência energética Condicionamento de ar • Split – etiqueta PBE – A e Selo Procel • Centrais – COP , ASHRAE 90.1 (2013) e etiqueta PBE Edifica • Renovação do ar – necessária NBR 16401 - mas recuperação de energia é
importante • Sistemas distritais Aquecimento de água • Solar • Gás • Cogeração (central de ar condicionado, geração de energia e calor)
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de
35 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
2. desenho/ projeto
Instituto do mundo árabe – jean nouvel
42
a fachada mais importante do “instituto do mundo árabe” têm dispositivos em forma de diafragma que lembram a tapeçaria árabe e protegem contra o sol
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de
36 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
2. desenho/ projeto
shangai bank, norman foster
42
o “hong-kong and shangai bank” reduz o consumo de energia relativo à iluminação artificial graças a elementos refletores de luz natural posicionados dentro e fora do edifício
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de
37 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
2. desenho/ projeto
pavilhão inglaterra expo 92 – sevilha, nicholas grimshaw
42
o uso de proteções solares, de aberturas para ventilação e de uma cascata na fachada, fizeram com que o pavilhão da inglaterra na expo sevilha consumisse apenas um quarto da energia que seria necessária se fosse climatizado com ar condicionado
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38 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
3. normalização
LEI DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA nº 10.295 – 2001
• Política nacional de conservação e uso racional de energia – todos os equipamentos e
construções devem respeitar níveis mínimos de eficiência. • Equipamentos eficientes • Arquitetura bioclimática • Uso de energia renovável
DECRETO nº 4.059 – 2001 • Regulamenta a lei 10.295 e cria o Comitê Gestor de Indicadores e Níveis de Eficiência Energética – CGIEE
NORMAS DE DESEMPENHO TÉRMICO: • NBR 15220-3 – Zonas bioclimáticas brasileiras / Norma de desempenho térmico para habitações
uni familiares de interesse social • NBR 15575– Parâmetros mínimos de desempenho para edificações de até 5 pavimentos
42
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de
39 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
3. normalização
REGULAMENTOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES
Programa Brasileiro de Etiquetagem - PBE
42
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çõe
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de
40 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
3. normalização
REGULAMENTOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES
42
2009
Comercial, de serviço e público
Residencial
2010
evolu
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blem
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çõe
s – atitu
de
41 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
resolver o problema requer do trabalho interdisciplinar, a educação continuada dos
arquitetos e engenheiros e maior interface
4. trabalho interdisciplinar 42
ATI
TUD
E
+
qual será a nossa
atitude perante
essa realidades?
42 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
42
qual a razão para que se continue adotando soluções de baixo desempenho ambiental que desconsideram ferramentas e
conhecimentos técnicos que permitem obter melhores edifícios?
