Uma revisão sobre estratégias de retrofit em edificações para melhoria da eficiência energética e da sustentabilidade

Abstract

Diante do elevado consumo de energia e emissão de gases de efeito estufa associados a edificações ao redor do mundo, é notável a importância de estratégias sustentáveis que proporcionem aproveitamento consciente dos recursos naturais e condições adequadas dos ambientes internos para os usuários. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi apresentar um panorama geral das estratégias de retrofit em edificações direcionadas à melhoria da eficiência energética e da sustentabilidade, a partir de uma revisão sistemática de literatura envolvendo estudos realizados em diversos países nos últimos cinco anos. Embora existem ainda diversos desafios e limitações que podem dificultar a realização de retrofits em determinadas regiões e tipos de edificação, destacam-se inúmeros benefícios quanto à redução do consumo energético, diminuição das emissões de poluentes e melhoria da qualidade do ambiente interno para os ocupantes. As estratégias de retrofit ativas estão relacionadas aos sistemas da edificação e ao uso de fontes renováveis de energia e geralmente resultam em redução significativa do consumo energético e da emissão de gases de efeito estufa, porém comumente apresentam elevado custo de instalação. Por outro lado, as estratégias passivas aproveitam recursos naturais de forma mais eficiente e geralmente com menor custo, sendo as principais: isolamento térmico do envelope, uso de materiais de mudança de fase, iluminação natural, ventilação natural, fachada ventilada, fachada verde, cobertura verde, cobertura fria e uso racional de água. O processo de análise e seleção das estratégias de retrofit envolve a utilização de métodos e programas computacionais para definir o melhor conjunto de alternativas para uma ou mais edificações. Destaca-se que a modelagem e simulação energética de edificações são fundamentais para avaliar o desempenho energético das edificações e a qualidade do ambiente interno, auxiliando a tomada de decisão por pesquisadores e profissionais. Diversos estudos ressaltam os benefícios de análises multidimensionais e consideração de escala regional para retrofits, a fim de melhorar a eficiência energética de forma completa e contribuir para o desenvolvimento sustentável da região de estudo. Este trabalho comparou e discutiu os resultados relevantes dos estudos de caso, que compreenderam 73,3% dos artigos selecionados para a revisão sistemática. Em todas as tipologias de edificação e climas dos locais de estudo, os principais aspectos considerados foram o ambiental e o econômico; e as estratégias de retrofit mais abordadas foram isolamento térmico do envelope, melhoria dos sistemas de climatização e iluminação e uso de fontes renováveis de energia – representando aproximadamente 70% do total. Verificou-se também significativa frequência de otimização da iluminação natural, ventilação natural e fachada ventilada em edificações não-residenciais ou outras tipologias, principalmente nos climas árido, temperado e mediterrâneo. Por fim, foram apresentadas recomendações para estudos futuros, como a consideração de particularidades dos distintos tipos de edificações, avaliação de diferentes cenários econômicos e investigação dos efeitos do retrofit sobre a qualidade do ambiente interno para os usuários. Além disso, ressalta-se a importância de haver políticas de suporte técnico e incentivo financeiro para realização de retrofits e conscientização dos usuários.

In view of the high energy consumption and greenhouse gas emissions associated with buildings worldwide, it is noteworthy the importance of sustainable strategies that provide conscious use of natural resources and suitable conditions of indoor environments for users. In this sense, the objective of this work was to present an overview of retrofit strategies in buildings aimed at improving energy efficiency and sustainability, based on a systematic literature review involving studies carried out in several countries in the last five years. Although there are still several challenges and limitations that can make it difficult to carry out retrofits in certain regions and types of buildings, there are numerous benefits in terms of reducing energy consumption, decreasing pollutant emissions and improving the indoor environmental quality for the occupants. Active retrofit strategies are related to building systems and the use of renewable energy sources and generally result in a significant reduction in energy consumption and greenhouse gas emissions, although they usually have a high implementation cost. On the other hand, passive strategies use natural resources more efficiently and generally at a lower cost, the main ones being: building envelope insulation, use of phase change materials, natural lighting, natural ventilation and ventilated facade, green facade and green roof, and rational use of water. The process of analysis and selection of retrofit strategies involves using methods and software to define the best set of alternatives for one or more buildings. It is noteworthy that modelling and energy simulation of buildings are fundamental to assess buildings' energy performance and indoor environmental quality, helping decision-making by researchers and professionals. Several studies highlight the benefits of multidimensional analyses and consideration of regional scale for retrofits in order to improve energy efficiency completely and contribute to the study region's sustainable development. This work compared and discussed the case studies' relevant results, which comprised 73.3% of the papers selected for the systematic review. In all types of building and climates of the study regions, the main aspects considered were environmental and economic; and the most discussed retrofit strategies were building envelope insulation, improving the climatisation and lighting systems and using renewable energy sources – representing approximately 70% of the total. There was also a significant frequency of optimization of natural lighting, natural ventilation and ventilated facade in non-residential buildings or other types, mainly in arid, temperate, and Mediterranean climates. Finally, recommendations for future studies were presented, such as considering the particularities of the different types of buildings, evaluating distinct economic scenarios and investigating the effects of retrofit on the indoor environmental quality for users. In addition, the importance of having technical support and financial incentive policies to carry out retrofits and awareness of users is emphasized.