Desempenho energético de edifícios de escritórios com vidros insulados em climas brasileiros

Abstract

Edifícios comerciais apresentam elevada demanda de ar condicionado devido à alta carga térmica interna e ao horário de funcionamento. A escolha adequada dos materiais da envoltória é essencial para reduzir seu consumo energético, principalmente dos vidros, pois é através destes que ocorrem as trocas mais diretas e intensas, devendo ser adequado ao clima local e à função da edificação. O sistema de vidro insulado é amplamente utilizado na Europa e América do Norte e é difundido como uma ferramenta de melhoria no desempenho e conforto térmico em edificações, porém vem sendo introduzido no mercado brasileiro sem considerar o clima. Com base neste cenário, a presente pesquisa objetiva investigar o desempenho energético de edificações de escritórios condicionados artificialmente que utilizam vidros insulados, para os diferentes climas brasileiros. Para tanto, analisa-se o consumo energético com condicionamento de ar e o balanço térmico de um pavimento hipotético de escritórios em planta aberta, comparando o uso de vidros insulados com um sistema não insulado. Os dados de consumo e fluxo de calor foram obtidos por meio de simulação computacional de edificações, utilizando o software EnergyPlus. Além do tipo de vidro, variou-se o percentual de abertura da fachada, o fator solar do vidro e a densidade de ocupação. Avaliaram-se nove cidades: Porto Alegre, Florianópolis, Curitiba, Campo Grande, Cuiabá, Salvador, Recife, São Luís e Boa Vista. Observa-se uma divisão clara na relação de desempenho energético, onde, na região sul do Brasil, os modelos com vidro insulado apresentaram demanda para resfriamento significativamente superior (entre 2% e 11% maior). Nas demais áreas, os modelos com vidro insulado demonstram economia, porém com diferenças pequenas, entre 0% e 4,4%. A análise de balanço térmico demonstrou que, na região sul do país, a perda de calor através dos vidros não insulados atua diminuindo a carga térmica para resfriamento. Os resultados demonstram que, apesar de serem amplamente utilizados em climas rigorosos, a partir da amostra observada, o uso de vidros insulados em edificações de escritórios não é adequado para os climas brasileiros.

Abstract : Commercial buildings have high air conditioning demand due to the high internal heat load and operation time. Proper selection of the envelope materials is essential to reduce their energy consumption. Among these materials, glasses are responsible for the most direct and intense exchanges, and must be adequate to the local climate and the function of the building, since this choice has a direct impact on energy consumption. Insulating glass units are widely used in Europe and North America as a tool for improving thermal performance and comfort in buildings. However, it has been introduced in Brazilian market without regard to the local climate. Based on this scenario, this research aims to investigate the energy performance of office buildings conditioned artificially using insulating glass in different Brazilian climates. Therefore, energy consumption in air conditioning and heat balance of a hypothetical floor office in open plan was analyzed, comparing the use of insulated glass with a non-insulating glass unit. Consumption data and heat flow were obtained by computer simulation of buildings using EnergyPlus software. In addition to the type of glass, three other parameters were determined: window-to-wall ratio, solar heat gain coefficient and occupancy density of the office. Nine cities were evaluated: Porto Alegre, Florianópolis, Curitiba, Campo Grande, Cuiabá, Salvador, Recife, São Luís and Boa Vista. It is observed a clear division in relation to thermoenergy performance, which, in southern Brazil, models with insulating glass unit showed significantly higher demand for cooling (with gaps between 2% and 11%). In the other regions, models with insulated glass show more savings, but with small differences, between 0% and 4.4%. Thermal balance analysis showed that, in the southern region of the country, the loss of heat through non-insulating glass unit acts to reduce the thermal load for cooling, especially during winter. Although the insulating glass unit is widely used in rigorous climates due to the thermal insulation provided, from the observed sample, it is conclude that their use in office buildings is not suitable for Brazilian climates.