Investigação da simulação computacional de desempenho energético integrada às etapas iniciais do processo de projeto

Abstract

Atualmente, o ambiente construído é umas das principais fontes de consumo energético. A integração do projeto de arquitetura às questões ambientais torna-se essencial para minimizar o dispêndio de energia dos edifícios e reduzir as emissões de CO2. Nas primeiras etapas do processo de projeto são lançadas as soluções de arquitetura que caracterizam as edificações e determinaram o desempenho final das edificações. Nesta fase a seleção de estratégias de projeto, normalmente, ocorre por experiência e por intuição dos arquitetos e não considera análises de desempenho ambiental. Inserir conceitos de eficiência energética durante as primeiras etapas do processo de projeto, por meio de programas de simulação computacional de desempenho é uma das formas de alcançar edifícios mais eficientes. Ferramentas de simulação permitem predizer o consumo de energia e obter dados de conforto dos edifícios. Quando aplicados ainda às etapas iniciais, esses programas, possibilitam o refinamento gradual do projeto e auxiliam o projetista na tomada racional de decisão. Entretanto, a inclusão de simulação nas primeiras fases projetuais ainda não compõe as atuais metodologias de processo de projeto. O objetivo deste estudo é o desenvolvimento de um método que incorpore as ferramentas de simulação às primeiras etapas de projeto em um escritório de arquitetura. A metodologia desenvolvida compreende o diagnóstico de estrutura de trabalho do escritório, a realização de análise de desempenho energético em etapas inicias de projetos elaborados pelo escritório e a avaliação final do processo realizado. Três estudos de caso foram escolhidos para aplicação de análises energéticas. Os resultados de simulação dos casos apontam o potencial da utilização de ferramentas de desempenho como auxílio à tomada de decisão dos arquitetos na seleção de estratégias projetuais. Parâmetros de geometria e de composição da envoltória foram investigados e definidos por meio de dados energéticos, ainda nas primeiras etapas do processo de projeto, nos três casos analisados. Verificou-se a dificuldade dos arquitetos na compreensão dos indicadores de energia extraídos, demonstrando que os conceitos de física aplicada, como transferência de calor, não fazem parte do cotidiano de projeto. A falta de compreensão dos dados de saída foi uma barreira para os projetistas entenderem as causas dos fenômenos ambientais analisados. Foi constatada a complexidade de utilizar programas de desempenho durante as fases inicias. As ferramentas de simulação requererem informações muito detalhadas, ainda desconhecidas nas primeiras etapas de partido arquitetônico. As conclusões salientam que para integrar programas de simulação às primeiras fases do projeto é necessário que os registros de entrada sejam simplificados e muitas vezes pressupostos nas ferramentas, viabilizando a execução de simulação de desempenho. O processo de análise energética deve ocorrer de forma rápida, possibilitando o retorno ao projetista e o auxílio à atividade de projeto. Para alcançar a tomada de decisão da equipe de projeto, a apresentação dos dados necessita ser amigável aos arquitetos a fim de facilitar o entendimento dos registros energéticos.<br>

Abstract : Currently, the built environment is a major source of energy consumption. The integration of architectural design with environmental issues becomes essential to minimize the energy expenditure of buildings and reduce CO2 emissions. In the early stages of the design process are defined the architectural solutions that characterize the building and determined the final performance of buildings. The selection of design strategies usually occurs by experience and intuition of the architect and does not consider environmental performance analysis. Insert energy efficiency concepts during the early stages of the design process by computer simulation performance programs, it is one of the ways to achieve more efficient buildings. Simulation tools allow to predict energy consumption and get comfort data. While still applied to the initial stages, these programs enable the gradual refinement of the proposal and help the designer in rational decision making. However, despite the benefits of this practice are consolidated, the inclusion of simulation to conceptual stages yet composes the current design process methodologies. The aim of this study is to develop a method that incorporates the simulation tools in the early stages of design in an architectural office. The methodology includes the diagnosis of the architects working structure, the energy performance analysis applied in the initial stages of projects elaborate by office designers and evaluation of the implemented process. The performance objective of performance analysis reaches the decision-making of architects through the selection of architectural strategies evaluated by computer simulation. Three case studies, in the early design stages, were chosen for the application of energy analysis. The simulation results of cases show the potential of performance tools in the selection of design strategies. The ability to set the parameters of geometry and envelopment still in the early stages of the design process was raised. The difficulty of architects to understand the extracted energy indicators show that physical concepts applied, such as heat transfer, are not part of the project daily. The lack of understanding of the output data becomes a barrier for designers to understand the causes of environmental phenomena analyzed. The complexity was found to simulate during the early stages was verified. The very detailed information requires simulation tools still unknown in the early stages of architectural design. The conclusions point out that to integrate simulation programs to the first phase of the project is necessary for the process to occur quickly, allowing the return to the designer. The input should be simplified and often assumptions in tools to enable the performance simulation run. The data presented need to be friendly to architects in order to facilitate understanding of energy records and achieve making the team decision.