Análise comparativa de métodos de cálculo de carga térmica e estratégias para mitigação de perdas em edificação residencial brasileira

Abstract

A demanda crescente em busca de eficiência energética em edificações, em conjunto ao aumento da utilização de sistemas de climatização, reitera a necessidade da abordagem do cálculo de carga térmica com métodos mais precisos e compatíveis com a realidade brasileira. Dessa maneira, este estudo tem como objetivo comparar três metodologias de cálculo – Transfer Function Method (TFM), Radiant Time Series (RTS) e o método implementado na norma ABNT NBR 16655-3 (CLTD) – analisando suas diferenças, limitações e impactos no dimensionamento da carga térmica em uma residência comum brasileira. Assim, realizou-se um estudo de caso acerca de uma residência unifamiliar, com simulações geradas através dos softwares HAP (TFM), DS-HL2 (RTS), e planilha eletrônica no Microsoft Excel atendendo os cálculos da norma. Avaliou-se também parâmetros com o fim de mitigar a carga térmica como a variação na orientação geográfica, e de elementos construtivos para paredes, janelas e coberturas. Constatou-se que a combinação da parede alternativa 3, janela alternativa 3, cobertura alternativa 2 e orientação geográfica original, proporcionou uma redução global de 22,66% na carga térmica do caso estudado – com reduções nos ambientes que variaram entre 20,51% e 25,95%. Os resultados obtidos ao longo do trabalho, ressaltam que a escolha adequada de estratégias de diminuição de carga térmica influencia diretamente na eficiência energética, assim como no correto dimensionamento de sistemas de climatização.

The growing demand for energy efficiency in buildings, combined with the increasing use of air-conditioning systems, reinforces the need to approach heat load calculations using methods that are more precise and compatible with the Brazilian context. Therefore, this study aims to compare three calculation methodologies—Transfer Function Method (TFM), Radiant Time Series (RTS), and the method implemented in the Brazilian standard ABNT NBR 16655-3 (CLTD)—by analyzing their differences, limitations, and impacts on the heat load sizing of a typical Brazilian residence. A case study was conducted on a single-family dwelling, with simulations generated using the HAP software (TFM), DS-HL2 (RTS), and spreadsheet developed in Microsoft Excel according to the standard’s procedure. Additional parameters were evaluated to mitigate heat loads, such as variations in geographic orientation and changes in constructive elements for walls, windows, and roofs. It was found that the combination of alternative wall 3, alternative window 3, alternative roof 2, and the original geographic orientation provided a global heat load reduction of 22.66% in the analyzed case—with room-by-room reductions ranging from 20.51% to 25.95%. The results obtained throughout the study highlight that the appropriate selection of strategies for reducing heat loads directly influences energy efficiency as well as the correct sizing of air-conditioning systems.