Embed Size (px)
Citation preview
Vidros de Controle Solar: Conforto Térmico e Eficiência Energética Prof. Dr. Fernando Simon Westphal Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Arquitetura e Urbanismo Laboratório de Conforto Ambiental
1
Conteúdo da palestra
Atividades de Pesquisa & Desenvolvimento realizadas nos
últimos 6 anos, consolidando o uso do vidro de controle
solar como estratégia de eficiência energética em
edificações no Brasil
2
3
Morumbi Corporate Multiplan, São Paulo
4
CEO Cyrela, São Paulo
Office Green Cid. Pedra Branca, Palhoça
5
Thera Cyrela, São Paulo
Torre Matarazzo Cyrela+CCDI, São Paulo
6
Edifício Vera Cruz II Jaguar Capital, São Paulo
7
JK 1455 Cyrela, São Paulo
“Apesar de, ao menos no campo acadêmico, ter-se a certeza que as
fachadas seladas de vidro não serem uma solução cabível para
edifícios de escritórios, há uma forte tendência de proliferação desse tipo de edificação na cidade.”
(Sampaio e Borges, 2007 – FAUUSP)
Será que o “campo acadêmico” está acompanhando a evolução da indústria? O que é uma “solução cabível”? Seria aquela que se prolifera facilmente?
Visão acadêmica
9
Eficiência Energética Racionamento
Reduzir o consumo de energia sem abrir mão do
conforto
Reduzir horas de conforto, desligando sistemas e diminuindo o consumo de
energia
Não confundir...
10
11
Quer economizar? Compre um carro 1.0
Quer economizar mesmo? Não ande de carro
Numa edificação
12
Eficiência Energética
Estética
Manu- tenção
Contato Visual
Luz natural
Sol
Conforto
Vidros de controle solar
13
O coating funciona como um filtro à radiação solar
As possibilidades de especificação são variadas
(temperado, laminado, insulado, serigrafado, curvo)
Matéria prima
Forno
Coating
Recozimento Corte
Fator Solar de vidros
Radiação transmitida diretamente
Radiação absorvida e reemitida
Fator Solar (ganho de calor)
Parcela da radiação solar que atravessa o vidro na forma de calor
Vidro incolor 3 mm Vidro verde 3 mm
Vidro de controle solar
87% 62%
<40%
É um valor de referência medido em condição padrão.
Ganho de calor varia ao longo do dia e do ano
Caixa de madeira
Amostras de vidro
Papel preto
Vidro de controle solar na prática
A caixa foi exposta ao sol
O papel preto é naturalmente aquecido
Vidro de controle solar na prática
Vidro incolor Vidro de Controle Solar
Foto comum Foto por termografia (infavermelho)
Vidro de controle solar na prática
40,6°C 27,9°C
Vidro de controle solar na prática
Vidro incolor Vidro de Controle Solar
Vidros de Controle Solar
Vidro com baixo Fator Solar não necessariamente é um vidro escuro ou refletivo
19
Processo coating
Opção Transmissão
Luminosa Reflexão Externa
Reflexão Interna Fator Solar
#1 0,16 0,34 0,31 0,27
#2 0,19 0,32 0,25 0,29
#3 0,33 0,26 0,19 0,27
#4 0,35 0,25 0,19 0,35
#5 0,58 0,09 0,07 0,49
Propriedades ópticas para a escolha do vidro
Calor Fator Solar
Luz
Transmissão luminosa
Reflexão luminosa (frente)
Reflexão luminosa (verso)
20
Custo/benefício
21
Aplicações diferentes Soluções diferentes
Mesmo desempenho
Estudos de caso por simulação: Modelo utilizado
Edifício de escritórios 20 pavimentos 48.000 m² de área construída 16.000 m² de área de fachada Paredes em alvenaria e revestimento em vidro Sem obstruções no entorno Software de simulação: EnergyPlus
Estudos de caso por simulação: Vidros utilizados
Propriedade
Vidro
Incolor
Vidro
Verde
Vidro de
Controle
solar
Vidro Duplo
(câmara de ar
12mm)
Fator Solar (%) 84 62 33 28
U-value (W/m².K) 5,60 5,60 5,60 1,88
Transmissão Luminosa 88 75 30 39
Índice de seletividade 1,05 1,21 0,90 1,45
Percentual de Abertura de Fachada (PAF)
Área de vidro na fachada que permite a passagem de luz.
PAF = Área aberturas envidraçadas Área fachada
PAF
4800
5000
5200
5400
5600
5800
Incolor Verde Contr. Solar Duplo
Co
nsu
mo
an
ual
de
en
erg
ia (
MW
h)
PAF=30%
PAF=40%
PAF=50%
PAF=60%
FS=84% TL=88%
FS=62% TL=75%
FS=33% TL=30%
FS=28% TL=39%
Estudo de caso por simulação
Clima: São Paulo
1,00
1,33
1,67
2,00
1,00 1,02 1,03 1,05
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
PAF = 30% PAF = 40% PAF = 50% PAF = 60%
Área de janela (m²)
Consumo de energia (kWh)
Aumento na área de janela X Aumento no consumo de energia
Ar-condicionado de alta eficiência
Vidros de alto desempenho
Possibilidade de fachadas mais transparentes
200% de aumento na área de janela
5% de aumento no consumo de energia
Comparativo: PAF 40%
São
Paulo
Vidro
Verde
Vidro
Controle
Solar
Vidro
Duplo
Ar Condicionado: 1084 TR Consumo: 5400 MWh
Ar Condicionado: 995 TR Consumo: 5239 MWh
Ar Condicionado: 875 TR Consumo: 5137 MWh
Economia no A.C. R$ 534 mil
Economia de energia R$ 56 mil
Economia/m² de vidro R$ 83 + R$ 9/ano
Economia no A.C. R$ 1.254 mil
Economia de energia R$ 92 mil
Economia/m² de vidro R$ 195 + R$ 14/ano
Estudo de caso por simulação Simulação computacional - Energyplus
Zona 1
Zona 2
Zona 3
Não condicionada
NG Área Total: 11.942 m² Área Climatizada: 9.038 m² Área de Janelas: 3.008 m² PAF: 50% Ocupação: 7m²/pessoa. Carga de equipamentos: 21 W/m² Carga Iluminação: 15 W/m²
Modelo: Pavimento-tipo de uma Edificação Comercial
Metodologia
Fortaleza
Rio de Janeiro
Belo Horizonte
São Paulo
Curitiba
Cidades Analisadas
Vidros 36 tipos de vidros: Monolíticos Laminados Insulados
Fator Solar: 18% a 85% Transmissão Luminosa: 13% a 90%
Tarifas de energia elétrica reais (comercial BT) Brasília: R$ 0,34 Fortaleza: R$ 0,53
Análise econômica:
Payback simples Payback corrigido (i = 12% a.a.) Taxa Interna de Retorno (TIR)
Resultados: Economia anual com energia elétrica em relação ao vidro incolor monolítico
Resultados: Período de retorno do investimento
Cidade Vidro
Payback Simples (anos)
Payback Corrigido
(anos)
TIR (%)
Belo Horizonte
FS18/TL13/INS 3,6 5,0 24,7%
FS30/TL16/LAM 1,8 2,1 55,9%
FS33/TL29/INS 6,4 13,1 8,9%
FS43/TL33/LAM 4,3 6,4 19,2%
Brasília
FS18/TL13/INS 5,0 8,1 15,0%
FS30/TL16/LAM 2,4 3,0 39,9%
FS33/TL29/INS 9,0 N/A 2,0%
FS43/TL33/LAM 5,9 10,7 11,1%
Curitiba
FS18/TL13/INS 7,0 16,1 7,1%
FS30/TL16/LAM 2,8 3,6 34,2%
FS33/TL29/INS 12,5 N/A N/A
FS43/TL33/LAM 6,6 13,8 8,4%
Fortaleza
FS18/TL13/INS 2,6 3,3 36,3%
FS30/TL16/LAM 1,5 1,8 66,2%
FS33/TL29/INS 4,7 7,3 16,9%
FS43/TL33/LAM 3,6 5,1 24,4%
Rio de Janeiro
FS18/TL13/INS 3,9 5,6 22,3%
FS30/TL16/LAM 2,0 2,4 48,9%
FS33/TL29/INS 6,9 15,6 7,3%
FS43/TL33/LAM 4,9 7,8 15,7%
São Paulo
FS18/TL13/INS 5,6 9,9 12,1%
FS30/TL16/LAM 2,5 3,1 39,2%
FS33/TL29/INS 10,0 N/A N/A
FS43/TL33/LAM 5,9 11,0 10,8%
Resultados: Período de retorno do investimento
Cidade Vidro
Payback Simples (anos)
Payback Corrigido
(anos)
TIR (%)
Belo Horizonte
FS18/TL13/INS 3,6 5,0 24,7%
FS30/TL16/LAM 1,8 2,1 55,9%
FS33/TL29/INS 6,4 13,1 8,9%
FS43/TL33/LAM 4,3 6,4 19,2%
Brasília
FS18/TL13/INS 5,0 8,1 15,0%
FS30/TL16/LAM 2,4 3,0 39,9%
FS33/TL29/INS 9,0 N/A 2,0%
FS43/TL33/LAM 5,9 10,7 11,1%
Curitiba
FS18/TL13/INS 7,0 16,1 7,1%
FS30/TL16/LAM 2,8 3,6 34,2%
FS33/TL29/INS 12,5 N/A N/A
FS43/TL33/LAM 6,6 13,8 8,4%
Fortaleza
FS18/TL13/INS 2,6 3,3 36,3%
FS30/TL16/LAM 1,5 1,8 66,2%
FS33/TL29/INS 4,7 7,3 16,9%
FS43/TL33/LAM 3,6 5,1 24,4%
Rio de Janeiro
FS18/TL13/INS 3,9 5,6 22,3%
FS30/TL16/LAM 2,0 2,4 48,9%
FS33/TL29/INS 6,9 15,6 7,3%
FS43/TL33/LAM 4,9 7,8 15,7%
São Paulo
FS18/TL13/INS 5,6 9,9 12,1%
FS30/TL16/LAM 2,5 3,1 39,2%
FS33/TL29/INS 10,0 N/A N/A
FS43/TL33/LAM 5,9 11,0 10,8%
Maiores benefícios em climas quentes
Resultados: Economia anual com energia elétrica em relação ao vidro incolor monolítico
OBJETIVO E METODOLOGIA
Comprovar o uso do vidro de controle solar como uma estratégia de condicionamento passivo, promovendo redução do ganho de calor, aproveitamento da luz natural e integração visual.
Simulação computacional
Redução de consumo de energia em ar-condicionado
Aumentar horas de uso das venezianas abertas
Comparar a economia com paineis fotovoltaicos
APARTAMENTO DO RTQ-R (Etiquetagem PROCEL)
Modelo base Edifício multifamiliar 4 aptos por andar 7 andares 72,6 m² por unidade
Cobertura
Intermediário
Térreo
Cidade: Florianópolis Estratégia de sombreamento: persianas integradas Ajustadas para fechar quando houver radiação na janela Ar-condicionado liga quando ventilação natural é insuficiente
APARTAMENTO DO RTQ-R (Etiquetagem PROCEL)
APARTAMENTO DO RTQ-R (PROCEL)
Contestando a rotina de operação da veneziana segundo o PROCEL Residencial: PROCEL considera a veneziana fechada das 8h às 18h: Zonas Bioclimáticas 1 a 4: primavera e verão
Zonas Bioclimáticas 6 a 8: o ano inteiro
APARTAMENTO DO RTQ-R
Economia = 26%
Investimento Payback
Vidro R$ 742 14,3 anos
PV R$ 406 9,0 anos
Custo Vidro/Custo PV = 1,83
Economia = 31%
Investimento Payback
Vidro R$ 774 11,6 anos
PV R$ 522 9,0 anos
Custo Vidro/Custo PV = 1,48
Economia = 37%
Investimento Payback
Vidro R$ 1.456 12,0 anos
PV R$ 1.476 9,0 anos
Custo Vidro/Custo PV = 1,53
Norte
Dormitório Norte
Dormitório Oeste
Sala
Persiana fechada no verão/prim.
APARTAMENTO DO RTQ-R
Economia = 33%
Investimento Payback
Vidro R$ 742 10,7 anos
PV R$ 627 9,0 anos
Custo Vidro/Custo PV = 1,18
Economia = 38%
Investimento Payback
Vidro R$ 774 8,7 anos
PV R$ 803 9,0 anos
Custo Vidro/Custo PV = 0,96
Economia = 38%
Investimento Payback
Vidro R$ 1.456 8,3 anos
PV R$ 1.597 9,0 anos
Custo Vidro/Custo PV = 0,91
Norte
Dormitório Norte
Dormitório Oeste
Sala
Persiana fechada a 300 W/m²
41
Neste caso, investir em vidro de controle solar tem o mesmo retorno da geração de energia fotovoltaica
Economia de energia proporcionada por vidros de
controle solar
14 m² de paineis fotovoltaicos por apartamento
Além disso, proporciona mais horas de sol, com persianas e venezianas abertas, e mesmo conforto
ANÁLISE: % de horas de veneziana fechada
Janela sempre fechada
Persiana fechada a 250 W/m²
Segundo metodologia do RTQ-R (PROCEL)
Noite Noite
Noite Noite
Veneziana fechada
Veneziana fechada
Muito mais horas de sol com o vidro de controle solar, e ainda há economia de energia.
Investimento
Área de vidro total analisada:
12 m² por unidade.
Estimando um custo exagerado de
R$ 200/m², o investimento é de
R$ 2.400 por apartamento.
OPORTUNIDADES E APLICAÇÕES
44
45
Florianópolis, SC Beira Mar Norte
46
Florianópolis, SC Beira Mar Norte
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
Considerações Finais
Necessidade de capacitação do mercado
A indústria brasileira oferece produtos de alto desempenho
71
Vidros de controle solar permitem soluções arrojadas, com elevado desempenho térmico e energético
Vidros de Controle Solar: Conforto Térmico e Eficiência Energética Prof. Dr. Fernando Simon Westphal Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Arquitetura e Urbanismo Laboratório de Conforto Ambiental
72
