Apresentação

Com um projeto de 1961, o edifício Paulo de Tarso de Montenegro, atual sede do IBOPE, é marcado pela arquitetura moderna de Rino Levi. Atualmente o edifício apresenta-se diferente em relação à proposta original do arquiteto, após passar por uma reforma em meados da década de 2000. As principais alterações referem-se a retirada dos cobogós originais da fachada e as mudanças no pavimento de acesso, cujo desenho foi feito em parceria com Burle Marx. A proposta do Concurso é a proposição da escolha de soluções técnicas e arquitetônicas que garantam a redução da demanda de consumo de energia do Edifício em questão.

De acordo com os dados fornecidos pela organização do Concurso, o edifício consome cerca de 29% com iluminação interna, 30% com equipamentos internos e 41% com HVAC. Avaliando o consumo mensal, as cargas de iluminação interna, equipamentos, ventiladores e resfriamento sofrem poucas variações ao longo do ano. A exceção ocorre durante o verão, quando há uma grande elevação do consumo de energia para resfriamento.

A proposta do presente trabalho é intervir na atual sede do IBOPE, de forma a garantir comprovada eficiência energética, resgatar o conceito original da edificação, assegurar conforto ambiental, minimizar o impacto da obra no uso da edificação e garantir viabilidade técnica e econômica.

De modo geral, as soluções propostas perpassam por:

:: Criação de novos dispositivos de proteção solar que contribuam simultaneamente para a redução do ganho térmico por radiação da edificação e uma melhor distribuição da luz natural no interior dos ambientes;

:: Integração entre os sistemas de iluminação natural e artificial, através de automação do controle, de forma que a iluminação artificial seja utilizada apenas como sistema complementar ao sistema de iluminação natural;

:: Implementação de conjuntos de lâmpadas e luminárias mais eficientes e que permitam a automação;

:: Substituição do sistema de ar condicionado e seu ajuste para proporcionar maior eficiência energética.

Outras medidas poderiam ser incorporadas para a redução de consumo de energia, como por exemplo, a adoção de tecnologias para a redução do consumo de água, substituição dos elevadores,  etc. Contudo, devido à ausência de informações sobre os sistemas de edifício sede do IBOPE, pela falta de dados específicos dos fabricantes ou por limites técnicos do programa de simulação, não foi possível estimar a elevação da eficiência energética advinda dessas outras medidas.

Este trabalho está estruturado da seguinte forma: nas pranchas 2 a 6 são discutidas as intervenções arquitetônicas propostas, separadas em brises (2), estratégias de iluminação natural (3 e 4), sistema de iluminação artificial integrado (5), estudo de desempenho da envoltória (6). As propostas de alteração do sistema de condicionamento de ar é discutido na prancha 7. Nessa parte, ainda é feita uma avaliação da classificação da edificação de acordo com os Requisitos Técnicos da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C). Por fim, na prancha 8 são comentados os benefícios alcançados para o conforto ambiental e são elaboradas as considerações finais, que comentam a elevação de eficiência energética alcançada frente às intervenções realizadas.

Soluções Arquitetônicas

Soluções Propostas

:: Prateleira de luz ::  Foi proposta uma prateleira de luz integrada aos brises  com a finalidade de uniformizar e aprimorar a distribuição da  iluminância nos espaços internos, através do redirecionamento da luz direta por reflexão para as regiões mais profundas dos ambientes. Além disso, visa sombrear a parte próxima da abertura, que poderia ficar com altos níveis de iluminação e causar ofuscamento;

:: Brises :: novas  proteções solares foram propostas de forma a obter melhor proveito da luz difusa. Estas foram compostas de placas horizontais e verticais, ambas compostas de materiais reflexivos, com o intuito de refletir ao máximo a luz natural para o interior dos ambientes. Pela mesma razão as placas horizontais não possuem inclinação;

 

:: Integração entre os sistemas de iluminação natural e artificial :: a iluminação artificial será acionada apenas quando os níveis de iluminância proporcionados pela iluminação natural estiverem inferior a 500 lux, conforme norma de referência, através do uso de dimmers;

:: Forros Inclinados :: o forro de cada pavimento com ocupação permanente foi inclinado de forma a auxiliar na reflexão para pontos mais profundos do ambiente. Conjugado a isso, as superfícies do teto foram pintadas de branco.

:: Superfícies Internas :: As superfícies internas devem ser claras (absortância máxima de 0,4) e as divisórias devem ter a parte superior em vidro.

Brises

Os dispositivos de proteção solar, comumente chamados de brises, quando corretamente dimensionados, são capazes de reduzir a carga térmica por radiação solar, consequentemente, o consumo de energia com o condicionamento de ar. Se o projeto desses dispositivos considerar o aproveitamento da luz natural, estes podem melhorar a distribuição de luz no ambiente, contribuindo também para a minimização da ocorrência de ofuscamento oriundo da incidência de luz solar direta e permitindo a redução do consumo de energia com a iluminação artificial durante o dia.

No edifício sede do IBOPE, observou-se a existência de um grande número de aberturas sem proteção solar adequada, causando um significativo ganho térmico para os ambientes e desconforto para os usuários. De acordo com as máscaras de proteção solar das aberturas atuais do edifício (abaixo exemplificadas), pode-se concluir que estas não protegem da incidência das maiores radiações e das maiores temperaturas, sendo então, ineficazes em determinados períodos. Outra condicionante para seu menor aproveitamento é que essas proteções apresentam cor escura, contribuindo para o ofuscamento no ambiente.

Com o intuito de proporcionar aos usuários um melhor conforto e diminuir essa carga térmica, foi necessária uma reformulação dos brises, utilizando a metodologia desenvolvida por Souza e outros[1].

Foram projetados brises horizontais para todas as fachadas, sendo que, nas fachadas sudeste e noroeste, estes foram conjugados com dispositivos verticais. As placas horizontais impedem a entrada dos raios solares através da abertura, quando o sol encontra-se em grandes altitudes solares e as placas verticais, quando este se encontra em baixas altitudes solares e incide lateralmente. Esses dispositivos possibilitaram uma reinterpretação, de forma contemporânea, da composição inicial das fachadas.

 

De acordo com as cartas solares abaixo, foram desenhadas máscaras para proteger a fachada da incidência solar durante períodos com altas temperaturas e elevado ganho de radiação solar, principalmente nos meses de verão. Por isso, foram projetadas 10 peças de placas horizontais, todas estas com cores claras, com distanciamento de 18 cm e uma prateleira de luz, com maior profundidade, com o objetivo de redirecionar a luz para o interior do ambiente. Com essa composição e com uso de cores adequadas, foi possível o melhor aproveitamento da luz natural nos ambientes, conforme explicitado na Prancha 3.

 

Devido ao melhor dimensionamento dos ângulos, à distribuição das lâminas e às cores utilizadas, conseguiu-se a amortização do ofuscamento do ambiente, a melhoria da visão do exterior pelos usuários, a redução do consumo de energia do sistema de condicionamento de ar e o melhor aproveitamento da iluminação natural, proporcionando assim melhores condições de conforto ambiental.

[1] SOUZA, R.V.G., VELOSO, A.C.O, MATTOS, T.R. Proteção Solar em Edificações – Desenvolvimento de Metodologia para Bonificação no RTQ-R. In.: Sustentable Building Brasil, São Paulo, 2010.

Iluminação Natural

Introdução

A luz natural é uma fonte de energia renovável disponível, abundante no Brasil e sem custo. Em edifícios não residenciais, a integração dos sistemas de iluminação natural e artificial é um método efetivo de se obter redução da necessidade do uso de iluminação artificial, seus ganhos térmicos relacionados e consequentemente, o consumo total de energia. Esta integração está disponível no período diurno, principal horário de uso das edificações não residenciais. Estes benefícios podem ser alcançados sem que haja o comprometimento dos níveis adequados  de iluminação para o desenvolvimento das atividades dos usuários.

Avaliação

Foram realizadas simulações no software RELUX® para a estimativa da iluminância interior dos ambientes proveniente unicamente da iluminação natural, assim como sua distribuição. Para esta avali-ação não se empregou o software DesignBuilder, uma vez que este utiliza o algoritmo de cálculo do EnergyPlus que superestima os valores internos de iluminância[1][2], o que ocasionaria em um erro de dimensionamento do sistema de integração da iluminação natural com a artificial e, consequentemente, no consumo energético da edificação. Outro ponto importante a se considerar é a limitação do algoritmo do EnergyPlus ao não computar a reflexão proveniente de dispositivos de proteção solar, como brises e prateleiras de luz, no cálculo da iluminância, ambas estratégias importantes no aproveitamento da luz natural. Além das simulações para cálculo da iluminância interna, foram realizadas simulações no DAYSIM para a estimativa da autonomia da luz natural nos ambientes.

O DAYSIM é uma ferramenta de simulação computacional capaz de estimar o perfil anual de iluminação interna, utilizando os mesmos arquivos climáticos que o DesignBuilder e EnergyPlus, se diferenciando por predizer a quantidade de luz natural em um ambiente no curso de um ano inteiro, com as suas devidas alterações na condição de céu, diferentemente das simulações estáticas capazes de simular sob uma condição de céu apenas.

A partir das simulações pode-se avaliar as condições da iluminação natural dos ambientes assim como o impacto das propostas arquitetônicas, para então, criar uma rotina no DesignBuilder representativa da disponibilidade da luz natural nos ambientes. As simulações da situação existente foram confrontadas com as das propostas arquitetônicas, sendo os resultados apresentados na figura ao lado e na Prancha 4.

As simulações no DAYSIM mostraram haver um baixo aproveitamento da luz natural nos pavimentos, uma vez que a edificação se caracteriza por grandes fachadas translúcidas, que criam condições favoráveis para um melhor aproveitamento da luz natural. As regiões centrais dos pavimentos mostraram-se com uma quantidade de luz insuficiente, enquanto há grandes quantidades na região periférica.

 

Diagnóstico

As simulações e as fotos do interior do edifício sede do IBOPE permitem diagnosticar alguns pontos importantes para o conforto luminoso, tais como: a distribuição da luz, contrastes, ofuscamento e o desempenho das tarefas visuais:

• Existe grande luminosidade próxima à região das aberturas exteriores que podem causar ofuscamento, problemas de contraste e má distribuição da luz;
• Os brises são escuros e com a inclinação atual não contribuem para a reflexão da luz natural para o interior da edificação, principalmente por impedirem a transmissão da luz no topo da janela, região de grande contribuição para que a luz atinja em profundidade o ambiente;
• O sistema de iluminação artificial permanece ligado durante boa parte do período de ocupação da edificação, mesmo no período em que há disponibilidade de luz natural.

 

 

 

Assim, pode-se constatar:

:: A necessidade de melhorar a distribuição da luz natural no pavimento, criando estratégias para que esta atinja em profundidade os ambientes;

:: Evitar os problemas de ofuscamento causado pelos altos níveis de iluminância nas regiões próximas às janelas;

:: Aumentar o aproveitamento de luz natural nos pavimentos.

[1] LOURA, R. M. (2006). Procedimento de Identificação de Variáveis e Análise de sua Pertinência em Avaliações Termo-energéticas de Edificações. Belo Horizonte: Mestrado (Mestrado em  Ciências e Técnicas Nucleares do Departamento de Engenharia Nuclear da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais).

[2] RAMOS, G; GHISI, E. (2010).   Avaliação do Cálculo da Iluminação Natural Realizada pelo Programa EnergyPlus . In.: Ambiente Construído, v. 10. nº 2

Iluminação Natural

Simulações de iluminação natural

Para verificar o impacto de tais soluções na iluminação natural foram realizadas simulações nos softwares DAYSIM e RELUX®, para a quantificação da autonomia da luz natural e dos níveis de iluminância. Os modelos mantiveram as propriedades físicas dos materiais descritas no DesignBuilder, sendo alterados apenas os brises, forros e divisórias e acrescida a prateleira de luz. A partir da simulação de autonomia de luz natural, rotinas correspondentes à estas foram criadas no DesignBuilder, de forma a representar a integração dos sistemas de iluminação natural e artificial através dos dimmers. Para aqueles ambientes de ocupação irregular, optou-se pela utilização de sistemas on/off, que, segundo a literatura nacional[1] é capaz de proporcionar uma economia de 50% de energia com os sistemas de iluminação artificial.

As simulações comprovaram que as estratégias adotadas contribuíram para um maior aproveitamento da luz natural, além de melhorar a distribuição dos níveis de iluminância nos ambientes. Estes são fatores primordiais para a redução de energia pelo sistema de iluminação artificial.

As simulações no DAYSIM para quantificação da autonomia da luz natural confirmaram que as soluções adotadas contribuíram fortemente para um maior aproveitamento da luz natural nos ambientes ao longo do ano. Pelas simulações encontrou-se uma autonomia de 65% para a condição existente da edificação. Após as propostas, houve uma maximização deste valor para 90%. Isso significa que boa parte dos ambientes pode ser iluminado quase que exclusivamente pela luz natural, propiciando melhores condições visuais para os seus usuários e economia de energia, seja pelo desligamento da iluminação artificial, seja pela redução da carga térmica proveniente destas.

 

De acordo com a NBR 5413, para escritórios o nível de iluminância mínimo é de 500 lux. Nos resultados das simulações realizadas pelo RELUX®, os valores abaixo desse nível estão representados em laranja e marrom. Já as regiões em roxo representam iluminâncias excessivas (acima de 1500 lux). O que se pode avaliar através das simulações é uma má distribuição da luz natural, uma vez que na região periférica registra-se altos níveis de iluminância enquanto no centro do pavimento estes valores estão abaixo do estabelecido pela norma, conforme resultados apresentados na figura ao lado.

[1] SOUZA, M. B.; PEREIRA, F. O. R.; CLARO, A. Potencialidade de economia de energia elétrica  gasta em iluminação através do aproveitamento da luz natural com a utilização de sistemas automáticos de controle. In.: IX Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, Foz do Iguaçu, 2002.

Iluminação Artificial

O edifício sede do IBOPE utiliza atualmente em seus escritórios luminárias com duas lâmpadas fluorescentes de 32 Watts cada. Como medida de economia de energia foi proposta a substituição do sistema de iluminação por luminárias com duas lâmpadas de 28 Watts, com ajuste de intensidade da luz (dimerização), além de um método para gerenciamento da iluminação. As luminárias escolhidas são de embutir, com corpo em chapa de aço fosfatizada e pintada eletrostaticamente, com refletor e aletas parabólicas em alumínio anodizado com 99,85% de pureza. Elas foram selecionadas por possuírem um elevado rendimento de 78% e evitarem ofuscamento visual. Sua curva fotométrica é aberta tipo “bat wing”.

As lâmpadas fluorescentes de bulbo T5 de 28 W (ø =16 mm) são consideradas mais compactas, econômicas e eficientes em relação às lâmpadas T8 de 32 W (ø =26 m).

 

Os dados disponibilizados de consumo de energia para iluminação do edifício se basearam no levantamento in loco para o cálculo das densidades de potência luminosa (W/m²). No modelo proposto pela equipe, o cálculo foi fundamentado pelo método dos lúmens. Como referência para elaboração do projeto luminotécnico, foram adotados os níveis de iluminâncias recomendados pela NBR-5413.

Em ambientes de escritório, foram mantidos 500 lux,  enquanto banheiros, copas e garagens tiveram suas iluminâncias ajustadas para 150, 200 e 150 lux respectivamente. Essa adequação foi necessária pois no arquivo de referência do DesingBuilder esses ambientes estavam com uma iluminância média muito elevada (500 lux).

Com a definição da iluminância desejada, foi calculado o número de luminárias necessárias, considerando as características do ambiente. O fator de depreciação adotado foi 0,80 e o fator de utilização foi fornecido pelo fabricante, segundo tabela ao lado.

A partir do número de luminárias obtido, foi calculada uma nova densidade de potência para todas as zonas da edificação. Os valores obtidos foram comparados com os originais, e nos ambientes em que se obteve menor densidade de potência, adotou-se o novo sistema. Isso ocorreu em 94% das zonas.

Em termos de desempenho energético, a alteração do sistema de iluminação artificial no arquivo original do edifício reduziu em 6% o consumo total. Essa redução não é mais expressiva porque o sistema atual utiliza lâmpadas de 32 W e luminárias já consideradas eficientes em vista de outras tecnologias mais obsoletas.

Porém essa medida de substituição é também justificada pela necessidade do ajuste de intensidade da luz no ambiente. A dimerização integrada à iluminação natural, auxiliadas pelos brises e prateleiras de luz proporcionam uma redução considerável nos gastos de energia com iluminação artificial, visto que os ambientes precisam acionar as luminárias apenas a partir do fim da tarde, de modo a manter seu conforto visual.

Como se pode observar na imagem ao lado, os ambientes de trabalho ficaram claros, garantindo  boa visão do exterior e ausência de ofuscamento durante o dia, sem necessidade de acionamento das lâmpadas.

Envoltória

Para a melhoria do desempenho das fachadas, foram avaliadas diferentes estratégias que possam garantir redução de consumo mantendo os conceitos da proposta de intervenção. As propostas simuladas foram o uso de nanomateriais sob a forma de coating, a substituição dos vidros existentes e o uso de dispositivos de proteção solar. A seguir é detalhado cada caso estudado e, ao final, são apresentados os resultados obtidos em cada caso.

Uso de coating

Aplicação de revestimentos que utilizam nanotecnologia para aumentar o isolamento térmico das envoltórias. O produto selecionado, Nansulate® HomeProtect Clear Coat, pode ser aplicado sobre superfícies opacas ou transparentes já construídas e possui a vantagem de fácil aplicação. De acordo com os dados do fabricante, aumenta a resistência térmica em 28,98%. A simulação realizada considera a aplicação desse coating sobre as paredes e janelas exteriores.

Substituição dos vidros externos  

O edifício sede do IBOPE possui grande área de superfícies envidraçadas que podem trazer elevada contribuição para o ganho de calor. Foram testados vários tipos de vidros que pudessem aumentar o isolamento térmico da envoltória e reduzir a transmissão solar. A seguir são listados os principais estudos realizados.

Low-e EnergyPlus: De modo geral, o uso de vidros com alto isolamento e/ou propriedades especiais não trouxe redução no consumo de energia anual do edifício estudado. Apesar de ocorrer uma diminuição nos meses de verão, vidros especiais tendem a aumentar o consumo nos meses de inverno. Este caso avalia o desempenho de um vidro genérico duplo existente na biblioteca de materiais do EnergyPlus, formado pelas seguintes camadas: Generic LoE CLEAR 6MM, 12 mm de camada de ar e Sgl Clr 6mm.

Apesar de existirem vários tipos de vidros especiais no mercado, poucos fabricantes fornecem os dados necessários para se realizar uma simulação no DesignBuilder. Por isso, são apresentados os casos estudados com um vidro comercializado no Brasil que produziu melhores  resultados na simulação do DesignBuilder. O vidro é o Cool-Lite KNT 155 incolor e os dados técnicos para simulação estão disponíveis na biblioteca de vidros do próprio software DesignBuilder. As camadas que compõe os casos simulados com este vidro são, da face exterior para o interior:

• Cool-Lite KNT 155 laminado: COOL-LITE KNT 155-H 4mm.SGG, 0.1 mm de camada de ar e Sgl Clr 4mm.
• Cool-Lite KNT 155 duplo: COOL-LITE KNT 155 6mm.SGG, 12 mm de camada de ar e Sgl Clr 6mm.

A montagem das camadas foi feita de acordo com os dados do fabricante. Em ambos os casos, a camada de baixa emissividade está voltada para o interior do vidro.

Uso de dispositivos de proteção solar externos

Os dispositivos de proteção solar também interferem no desempenho das envoltórias e por isso seu benefício deve ser comparado com o uso de outros sistemas. No DesignBuilder, as placas foram inseridas no item “Local shading”, como placas verticais e horizontais. Devido às características do programa, não foi possível inserir a prateleira de luz. Para compensar, as placas horizontais foram redistribuídas de modo que o sombreamento seja equivalente.

Simulações da envoltória

Todos os casos estudados foram simulados no DesignBuilder e o consumo de energia total do edifício foram comparados ao do modelo base. Como os vidros Cool-lite apresentaram melhor desempenho, foram realizadas simulações para avaliar o seu uso conjugado com dispositivos de proteção solar. Os resultados encontrados são apresentados no gráfico abaixo, que compara o consumo nos meses de verão (dezembro, janeiro e fevereiro), inverno (junho, julho e agosto) e total em termos de crescimento ou redução com relação ao consumo original (igual a um).

Pelo gráfico abaixo é notável que as melhores estratégias são o uso de proteção solar e o uso dessa conjugado ao uso do vidro laminado citado. Ambas envoltórias foram simuladas em conjunto com as demais propostas de alteração do edifício, na qual se pode concluir que o consumo final com vidros comuns e brises é 0,4% menor que o consumo com vidros laminados e brises.

Assim, optou-se por manter os vidros originais nas fachadas e inserir apenas os dispositivos de proteção solar projetados.

Cobertura

Com relação ao desempenho térmico da cobertura, foram pensadas estratégias para aumentar o seu isolamento. O uso de camadas de diferentes espessuras de lã de rocha e a aplicação do coating Nansulate® foram testados no software DesignBuilder, contudo não foi obtido nenhum resultado significativo. Isso ocorreu porque a laje da cobertura do Edifício Paulo de Tarso Montenegro é composta por várias camadas com elevado isolante térmico. Dessa forma, não será proposta nenhuma alteração na cobertura do edifício.

Sistema de Condicionamento de Ar

De acordo com os dados fornecidos pela comissão organizadora do concurso, o sistema de condicionamento de ar do prédio sede do IBOPE, nos meses em avaliação, representa aproximadamente 40% do consumo de energia total da edificação. O principal desafio neste caso é a compatibilização entre o incremento da eficiência energética do sistema de condicionamento de ar sem prejuízos ao conforto térmico dos usuários.

Inicialmente foi realizado um estudo de viabilidade técnica da substituição do sistema split existente por um sistema de condicionamento de ar central com volume de ar variável (VAV), em conformidade com as recomendações do RTQ-C para edificações com carga térmica superior a 350 kW. Os resultados obtidos não sugerem melhorias na eficiência energética da edificação pela adoção do sistema de condicionamento de ar central, cujo aumento da pressão estática propiciou o incremento do consumo de energia. Assim, a manutenção da utilização de sistemas splits é justificada por um desempenho energético superior àquele obtido por um sistema de condicionamento de ar central com volume de ar variável (VAV).

Considerando-se que o sistema split atual já apresenta um COP compatível com a classificação C pelo método prescritivo do RTQ-C, foram avaliadas alterações nas características operacionais do equipamento que permitam incrementos na eficiência energética. Destaca-se, nesse sentido, a proposta de utilização de equipamentos com compressores rotativos de velocidade variável. Compressores de velocidade fixa apresentam opção única de desarme e acionamento (on/off) em relação a uma temperatura pré-definida. O elevado consumo de energia deste sistema relaciona-se, essencialmente, ao acionamento do sistema em alta velocidade. Assim, de maneira distinta, os compressores de velocidade variável garantem um menor consumo de energia, já que permitem a diminuição da velocidade toda vez que a temperatura do ambiente atinge o nível desejado, bem como o aumento gradual da velocidade no momento do acionamento. Os resultados obtidos para o sistema com compressores de velocidade variável sugerem uma economia de 25% quando comparados aos compressores atuais de velocidade fixa. As simulações não comprovam a viabilidade técnica da utilização de ciclo economizador, obtendo-se uma economia de 8 pontos percentuais inferior aquela obtida na ausência de ciclo economizador.

A adoção de equipamentos split de eficiência energética superior, ou seja, COP 4.1, combinados a compressores rotativos e ventiladores com recuperador de calor no verão permitem a obtenção de economias de energia mais expressivas, da ordem de 40%. 

Tecnologias para eficiência energética

O projeto de ar condicionado contempla a especificação do sistema split mais avançado para uso comercial disponível no mercado nacional. Este sistema é único pois agrega todas as estratégias de projeto selecionadas para a redução do consumo de energia do sistema de condicionamento de ar do prédio sede do IBOPE, listados abaixo:

:: Compressores rotativos :: O sistema se ajusta à demanda, eliminando as elevações súbitas de potência.

:: Controle de rotação :: Assegura que todas as horas de operação sejam equilibradas entre todos os compressores, aumentando a confiabilidade.

:: Recuperador de calor :: Utilizados para transferência de calor (ar exterior) ao ar refrigerado (ar interior) sem contato da mistura, melhorando a qualidade do ar de forma eficiente e com economia de energia.

:: Modulação de carga :: Limitam ou aumentam a capacidade de refrigeração de forma dinâmica, de modo que a temperatura e a umidade sejam mantidas entre a zona de conforto.

:: Condicionamento múltiplo :: Permite controlar múltiplas unidades que exigem cargas diferentes. A carga é distribuída de forma mais uniforme, o que significa que a sequência operacional das unidades externas é alternada para atender as horas de operação de modo mais equilibrado. Durante a operação, o sistema determina qual o trocador de calor pode ser utilizado com maior eficiência e seleciona o compressor para fornecer a energia necessária.

:: Programação da operação :: Permite uma configuração de operação detalhada compatível com a rotina e utilização da edificação.

:: Identificação automática de falhas :: Permite a identificação de falhas no momento exato de seu surgimento.

:: Monitoramento de energia :: Permite a compilação de resultados de consumo de energia de acordo com as medições de potência.

:: Controle de operação noturna :: No período noturno, para fins de redução dos níveis de ruído, restringem as velocidades do compressor e do ventilador.

RTQ-C

Com intuito de certificar a eficiência da proposta apresentada, foi realizada, uma análise em relação ao método prescritivo dos Requisitos Técnicos da qualidade para o nível de eficiência energética de edifícios comerciais, de serviços  e públicos (RTQ-C). Constatou-se contudo que atualmente o edifício sede do IBOPE tem potencial para receber etiqueta geral C, uma vez que não apresenta bom desempenho na envoltória nem nos sistemas de Iluminação e  condicionamento de ar. Assim, a etiqueta do edifício atual alcançaria classificação D em Envoltória, C em Iluminação artificial e C em Condicionamento de ar.

Para comprovar a eficiência da proposta, foi realizada uma nova análise considerando as modificações apresentadas. Devido ao fato de o edifício sede do IBOPE ter um caráter histórico, optou-se pela não descaracterização da envoltória. Assim, a solução adotada para melhorar a eficiência energética da envoltória e atender a esse requisito foi a colocação de brises em todas as suas fachadas. Com isso, a nova classificação alcançada foi C.

A troca dos sistemas de iluminação artificial para sistemas dimerizáveis e com lâmpadas e luminárias mais modernas, significou uma economia de 6%, conforme já mostrada anteriormente. Deve-se considerar que este estudo foi desenvolvido pelo método das áreas aplicável para edifícios com até três funções principais. No caso do edifício estudado foram identificadas duas funções principais: escritório e estacionamento. Além da eficiência dos equipamentos, foram avaliados também os pré requisitos de iluminação, conforme exigência do RTQ-C. Com isso, um sistema anteriormente avaliado como C alcançou uma pontuação A.

Para o sistema de Condicionamento de ar, a adoção de equipamentos split de eficiência energética superior com COP 4.1, como já citado anteriormente, possibilitam a obtenção de economias de energia mais expressivas, da ordem de 40%. Pretende-se assim o atendimento a todos os pré-requisitos do RTQ-C, permitindo a reclassificação do sistema de condicionamento de ar em nível A. Assim, alcançou-se uma classificação geral consideravelmente superior. A etiqueta geral recebe pontuação B, sendo que a envoltória receberá C, o sistema de Iluminação A  e o ar condicionado A. Entretanto, uma vez que não foram avaliadas bonificações como sistemas ou fontes renováveis de energia, coogeração ou sistemas e equipamentos que racionalizam o uso da água, o edifício Paulo de Tarso Montenegro tem o potencial de receber pontos destinados a bonificações e assim receber a etiqueta A

Conforto Ambiental

Para garantir as condições de conforto térmico nos ambientes de ocupação permanente, foi feito o ajuste da temperatura de setpoint do sistema de HVAC nos meses de inverno, para 23,5° C e nos meses de verão para 25,5° C. As temperaturas operativas obtidas desses ambientes, nos horários de ocupação, foram classificadas em conforto quando dentro da faixa estabelecida pelo edital para verão e inverno. Os resultados obtidos são apresentados na tabela ao lado,  a qual compara o número de horas de conforto obtidas na condição atual (simulação do arquivo original) com a proposta (simulação do arquivo contendo todas as alterações elaboradas) nos meses de verão (dezembro, janeiro e fevereiro) e inverno (junho, julho e agosto).

Pela tabela ao lado, pode-se notar que atualmente o edifício possui um número insuficiente de horas de conforto no período de inverno (destacado em vermelho), mesmo que no ano haja mais de 80% de horas em conforto no total. Com as intervenções propostas, a edificação passa a ter um maior número de horas de conforto no total e uma menor variação no desconforto por calor, que ocorre em apenas 3% das horas consideradas.

O aumento do desconforto por frio é pequeno, sendo causado principalmente pela inserção dos brises, que reduz a incidência de sol no interior da edificação. A redução da incidência de radiação direta no interior dos ambientes, não só confere maior conforto térmico, como também lumínico. É comprovado os benefícios da iluminação natural:  a qualidade da iluminação obtida mostra-se superior; são obtidos valores superiores de iluminação com menor carga térmica quando comparado com a luz artificial; a luz natural é fornecida por uma fonte renovável de energia;  a conexão visual com o exterior é ampliada; ocorre um aumento da produtividade;  promove satisfação e bem estar, além de reduzir o cansaço e fadiga visual. Para a redução da fadiga visual ser efetiva é preciso que condições de ofuscamento se tornem mínimas, que haja uma boa distribuição dos níveis de iluminância no interior dos ambientes e que estes não atinjam valores aquém do valor mínimo estabelecido em norma para o adequado desenvolvimento das atividades a que os ambientes se destinam. Todas estas questões foram abordadas nas intervenções propostas pela equipe, como novos dispositivos de proteção solar, instalação de prateleiras de luz e integração dos sistemas de iluminação natural e artificial, com o intuito de garantir maior conforto luminoso e visual.

Considerações Finais

O arquivo final enviado pelo grupo consta das seguintes intervenções:

:: Mudança do sistema de ar condicionado para outro com maior eficiência e ajustes no seu funcionamento;

:: Substituição do sistema de iluminação artificial por equipamentos mais eficientes e dimerizáveis;

:: Inserção dos dispositivos de proteção solar propostos em todas as fachadas;

:: Alteração nas rotinas de acendimento de lâmpadas para refletir o benefício gerado pela integração dos sistemas de iluminação natural com o artificial pela automação;

:: Variação da temperatura de setpoint no inverno (23,5° C) e no verão (25,5° C) para garantir o conforto e minimizar o consumo de energia;

Ao simular o Edifício Paulo de Tarso Montenegro com todas as intervenções propostas, comprovou-se uma redução no consumo de 57% nos meses de verão e 62% nos meses de inverno, totalizando uma economia de 59%, conforme mostrado no gráfico abaixo.

Se esta redução for aplicada ao consumo anual, representará uma economia de 231 MW. Desse modo, conclui-se que esse projeto foi capaz de atender aos objetivos propostos de redução do consumo por meio de intervenções arquitetônicas e técnicas, além de garantir melhores condições de conforto ao usuário.

Adicionalmente, essa proposta consegue minimizar o impacto das intervenções: usa sistema de ar-condicionado semelhante ao existente; a modificação na envoltória é externa e a integração dos sistemas de iluminação demanda apenas a inclinação do forro, em termos de projeto arquitetônico e  evita causar um novo impacto visual para a cidade de São Paulo,  como em sua primeira intervenção. Assim, minimiza custos e impactos ambientais, diminuindo a necessidade de obras e paralisação do funcionamento, sem preterir o conforto ambiental.

ficha técnica

Arquiteta responsável / coordenadora
Iraci Miranda Pereira

Arquitetos colaboradores
Ana Carolina de Oliveira Veloso
Camila Carvalho Ferreira
Marcela Alvares Maciel
Paula Rocha Leita

Engenheiro
Flávio Henrique de Menezes Morais

Estagiária
Carla Patrícia Santos Soares

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Equipe vencedora
Belo Horizonte MG Brasil