Comparação de diferentes fontes energéticas de aquecimento de água em tipologias distintas de edificação, aplicando a tecnologia BIM.

Abstract

Em 2019, o setor residencial consumiu 10,3% de toda a energia do Brasil, expandindo 3,5% em relação ao ano anterior. Com o aumento desse consumo surge uma preocupação econômica e ambiental ocasionada pela utilização de energia elétrica. O Brasil utiliza a fonte hídrica como principal oferta interna de energia elétrica que, apesar de ser renovável, ocasiona grandes impactos principalmente na fase de implantação. Sabe-se que o chuveiro é um dos maiores consumidores de eletricidade e, a partir disso, surge à necessidade de avaliar a aplicabilidade de outras fontes energéticas para o aquecimento de água. Diante do mercado competitivo, quanto mais rápido e fácil essa avaliação for realizada, melhor será a satisfação do contratante e consequentemente, maior a credibilidade do projetista. Deste modo, o objetivo do trabalho foi analisar qual fonte energética, dentre as mais utilizadas em SC (elétrica, solar e gás), é a mais indicada para diferentes tipologias de edificação (multifamiliar e unifamiliar) em relação à viabilidade técnico-econômica e ambiental. As análises se iniciaram com a elaboração dos projetos no software QiBuilder a partir de um modelo IFC (Industry Foundation Classes) da arquitetura. Nos projetos efetuou-se o dimensionamento hidráulico e, a partir disso, estimou-se o custo de operação. A partir dos projetos finalizados em modelo IFC, pode-se extrair as informações do quantitativo e obter o custo de instalação no software QiVisus. O custo de reposição também foi considerado e teve seu período determinado com base em referências bibliográficas. Possuindo todos os custos (total), obteve-se a viabilidade econômica através de índices como VPL, TIR e PBD no período de 20 anos. A viabilidade ambiental, por sua vez, foi analisada através da emissão de CO2 obtida pela energia consumida (kWh) anualmente. O sistema de aquecimento solar foi o único viável economicamente para o edifício multifamiliar, apesar de não ter um retorno do investimento em 20 anos, e ambientalmente para as duas edificações. O seu custo total foi 48,16% menor do que o do GLP e 32% menor do que o do elétrico para o edifício multifamiliar e 39,32% menor do que o do GLP e 22,84% menor do que o do elétrico para o edifício unifamiliar. Porém, como ele não supre tomada a demanda anual, o contratante precisa optar entre o sistema solar com fonte auxiliar elétrica ou somente o sistema de aquecimento elétrico. O sistema com fonte auxiliar elétrica seria optado de acordo com a viabilidade ambiental e o elétrico de acordo com a viabilidade econômica. O GLP não foi viável economicamente (VPL<0) é o que mais gera CO2 de acordo com as análises do presente trabalho, necessitando do plantio anual de 181 árvores para o edifício multifamiliar e de 17 árvores para o unifamiliar de modo a reduzir o dano ambiental.

In 2019, the residential sector consumed 10.3% of all energy in Brazil, 3.5% more than the previous year. With the increase of consumption comes an economic and environmental concern caused by the use of electricity. Brazil uses water source as the main internal supply of electric energy. Although it is renewable, it causes major impacts especially in the implementation phase. The shower is one of the biggest consumers of electricity, hence the need to evaluate applicability of other energy sources for heating water. Since the market is competitive, the faster and easier this evaluation is carried out, the better the client's satisfaction will be. And consequently the greater the credibility of the designer. Thus, the objective of this study was to analyse which energy source, among the most used in SC (electric, solar and gas), is the most suitable for different building types (multi-family and single-family building) regarding technical-economic and environmental feasibility. The analyses started with the elaboration of the designs in QiBuilder software based on an IFC model (Industry Foundation Classes) of the architecture. In the designs, first we performed the hydraulic dimensioning. Then, based on it, we estimated the operating cost. Using IFC model responses we extracted the quantitative information and obtained the installation costs applying QiVisus software. The replacement cost was also considered and we determined its period based on bibliographic references. Having all costs (total), we obtained economic viability through indexes such as NPV, IRR and DPP over the period of 20 years. We analysed he environmental feasibility through CO2 emission obtained by the energy consumed (kWh) annually. The solar heating system was the only economically viable for the multifamily building, despite not having a return on investment in 20 years, and environmentally viable for both buildings. For the multi-family building, its total cost was 48.16% lower than that of LPG and 32% lower than that of the electric. For the single-family building, it was 39.32% less than that of the LPG and 22.84% less than that of the electric. However, as it does not meet the annual demand, the client must choose between the solar system with an auxiliary electric source or only the electric heating system. The system with electric auxiliary source would be chosen according to the environmental viability and the electric one according to the economic viability. This is because LPG was not economically viable (NPV<0) and it generates more CO2 according to the analysis of this work. Using it would require planting 181 trees annually for multi-family building and 17 trees for single-family in order to reduce environmental damage.