A quantificação do consumo de energia em edifícios

A cobrança crescente pela quantificação do consumo de energia em edifícios ao redor do mundo fez das simulações computacionais de desempenho energético e ambiental uma parte essencial do processo de projeto.

Os métodos de avaliação de desempenho apoiados em técnicas de simulação computacional vieram aprimorar o processo de projeto com a investigação criteriosa sobre o impacto dos vários aspectos arquitetônicos e do programa de atividades no desempenho ambiental dos edifícios.

Desse modo, eficiência de soluções projetais derivadas da interpretação arquitetônica dos princípios da Física pode ser comprovada, quantificada e aprimorada. Variáveis do desempenho térmico e luminoso de edifícios podem ser quantificadas e visualizadas por meio de simulações computacionais, incluindo temperatura, umidade, movimento do ar, insolação, sombreamento e níveis de iluminação. Veja figura abaixo.

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Simulação do desempenho luminoso da sala da Assembleia do Edifício do Senado do País de Gales, no Reino Unido, no solstício de verão (21 de junho) e no quinócio de outono (21 de setembro). Vê-se a boa distribuição da luz natural (sem a influência da luz artificial) e a ausência de raios da luz direta, que ficam restritos às paredes do grande cone que conecta a sala ao ambiente externo Fonte: BDSP Partnership. Imagem publicada no livro Edifício Ambiental, ed. Oficina de Textos, todos os direitos reservados.

 

Programas de avaliação do desempenho ambiental de projeto arquitetônico oferecem uma sofisticada e clara comunicação visual dos fenômenos da Física aplicada ao ambiente construído, facilitando sua compreensão e aproveitamento no processo de projeto. Esse processo, por sua vez, se beneficia da rápida verificação do desempenho comparativo de soluções alternativas possibilitadas pelas simulações.

No campo do desempenho térmico e energético, uma das maiores vantagens das técnicas computacionais, quando comparadas aos métodos analíticos mais simplificados, é a possibilidade da avaliação termodinâmica, que considera variações do clima externo, bem como do padrão de ocupação e, ainda, os efeitos da inércia térmica da construção ao longo do tempo.

Com relação aos resultados, no caso de edifícios dependentes de sistemas de climatização artificial, as simulações de termodinâmica fornecem dados de carga térmica de resfriamento e/ou aquecimento, dependendo do clima em questão e dos requisitos de desempenho. Já para edifícios cujas condições ambientais são determinadas por estratégias passivas, vão além do cálculo de cargas térmicas ou temperaturas extremas.

Como apontado pelo arquiteto Simon Yannas, em seu artigo Adaptive strategies for an ecological architecture (2011) publicado na revista Architectural Design, trata-se aqui da caracterização e visualização de aspectos da qualidade ambiental interna, tomada pela perspectiva do usuário e alcançada por meio de recursos do projeto (fixos e/ou fexíveis para a adaptação ambiental), em condições climáticas não apenas críticas, mas também típicas do ano e do clima interno dos edifícios.

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Simulação do padrão de ventilação no ambiente urbano do edifício 30th St. Mary Axe, confirmando a ausência de turbulências criadas pelos edifícios altos Fonte: BDSP Partnership. Imagem retirada do livro “Edifício Ambiental”, ed. Oficina de Textos. Todos os direitos reservados.

 

Nessa caracterização, reúnem-se informações sobre temperaturas, umidade, movimento do ar, insolação, sombreamento, luminosidade, vistas ao exterior, transições microclimáticas e quaisquer outros fatores importantes para a qualidade de um determinado ambiente. No entanto, por outro lado, pode-se argumentar que qualidade ambiental faz parte da dimensão temporal da arquitetura, ou seja, é uma condição dinâmica percebida durante a experiência de uso e ocupação do espaço.

Por isso, é impossível de ser completamente capturada por imagens de simulação. Tanto do lado quantitativo das cargas térmicas ou das temperaturas como da avaliação mais qualitativa do ambiente, é fundamental considerar que os métodos analíticos de simulação computacional não passam de simplificações da realidade (mesmo nos modelos matemáticos mais elaborados). Já o uso e a operação de edifícios, assim como a satisfação dos usuários, são questões mais complexas que podem ser representadas pelos procedimentos de simulação.

Tal complexidade não se refere à reprodução dos fenômenos da Física ou aos modelos de cálculo matemático, mas sim à imprevisibilidade e variações do clima, além das inúmeras possibilidades que definem o comportamento e as preferências dos usuários. Metodologicamente, sabe-se que o maior benefício dos procedimentos analíticos e das simulações computacionais para as análises de desempenho ambiental reside nas etapas iniciais de projeto, concomitante à definição do partido arquitetônico.

Quando aplicados somente nas etapas finais do projeto, o seu papel se resume em uma ação corretiva e restrita, muitas vezes, resultando em uma contribuição marginal para o desempenho ambiental dos edifícios. Ao contrário disso, quando incluídos nas etapas de concepção e consolidação do projeto, esses procedimentos e simulações passam a fazer parte do processo de criação das soluções projetuais, efetivamente dando forma e qualidade à arquitetura.

Tudo a ver

edificio ambiental capaPara saber mais sobre o impacto da tecnologia digital no processo de projeto leia o livro “Edifício Ambiental” organizado por Joana Gonçalves e Klaus Bode. A obra discute os fundamentos atualizados do desempenho ambiental dos edifícios e a relação entre ambiente urbano e desempenho dos edifícios, além de métodos e ferramentas para o projeto e a avaliação do desempenho ambiental e energético dos edifícios.

Inclui ainda a apreciação crítica de edifícios em uso e operação, as possibilidades da requalificação e as questões socioeconômicas da agenda do desempenho ambiental dos edifícios, com especial atenção à noção de valor e novas tendências de mercado.

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