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The lack of humidity control in buildings can affect the durability of materials, thermal comfort, energy consumption and indoor air quality, as well as promoting the growth of microorganisms (filamentous fungi) that are harmful to the user's health. In this context, the aim of this study is to analyze the hygrothermal behavior of four configurations of external vertical sealing systems (SVVE) of ceramic bricks with different levels of thermal insulation and water tightness for the humid subtropical climate. For this, the EVS typology was defined. Then, the building simulations were carried out, considering two conditions: naturally ventilated and artificially conditioned. Two computer simulation programs were used: EnergyPlus (version 8.7) and WUFI Pro 6.5. And finally, the results were evaluated regarding the total moisture content, risk of condensation and the risk of forming filamentous fungi. The results show that the walls that meet the requirements of NBR 15575 were not guaranteed to minimize the humidity on the internal surface, not even for environments with artificial air conditioning. As for the formation of filamentous fungi, it was only possible to avoid the problems in environments with controlled temperature, except in the ceramic brick wall, which presented risk in all simulated conditions. A falta do controle da umidade em edificações pode afetar a durabilidade dos materiais, o conforto térmico, o consumo energético e a qualidade do ar interno, assim como propiciar o crescimento de micro-organismos (fungos filamentosos) prejudiciais à saúde do usuário. Nesse contexto, o objetivo deste estudo é analisar o comportamento higrotérmico de quatro configurações de sistemas de vedação vertical externa (SVVE) de tijolos cerâmicos com diferentes níveis do isolamento térmico e estanqueidade à água para o clima subtropical úmido. Para isso, foram definidas as tipologias SVVE; em seguida, foram realizadas as simulações da edificação, considerando duas condições: ventilada naturalmente e condicionada artificialmente. Foram utilizados dois programas de simulação computacional: EnergyPlus (versão 8.7) e WUFI Pro 6.5. E por fim, foram avaliados os resultados quanto ao teor de umidade total, risco de condensação e o risco de formação de fungos filamentosos. Os resultados mostram que nas paredes que atendem aos requisitos da NBR 15575 não houve garantia da minimização da umidade na superfície interna, nem mesmo para os ambientes com climatização artificial. Quanto à formação de fungos filamentosos, só foi possível evitar os problemas nos ambientes com temperatura controlada, exceto na parede de tijolo cerâmico que apresentou risco em todas as condições simuladas.

The problem of the housing deficit in the country and the need to build emergency housing of provisional character generate numerous consequences, both for the territory with the lack of urban infrastructure and the residents, related to health and comfort due to inadequate construction conditions. The objective of this work was to find technical design solutions for the structure of a real wooden emergency housing, internally covered with Tetra Pak® packages, to minimize the thermal discomfort of low temperatures in southern Brazil. For this, the optimization processes of the NSGA-II evolutionary algorithm and the Pareto analysis were used to implement simple constructive solutions. The house's initial thermal performance data performed by simplified computational simulation showed a low percentage of hours of comfort, reaching about 22% to 80% acceptability of individuals, according to ASHRAE 55 (2017). With the implementation of passive design and material strategies for building performance optimization, it was possible to achieve thermal comfort percentages of up to 58,88% for the acceptability of 80% of the population. This work serves as a basis for future research on precarious housing and the use of carton packs as thermal insulation, and the search for improvement in residents' quality of life. A problemática do déficit habitacional no país e a necessidade de construção de moradias emergenciais de caráter provisório geram inúmeras consequências, tanto para o território com a falta de infraestrutura urbana, como para os moradores, relacionados à saúde e ao conforto em virtude das condições construtivas inadequadas. O objetivo deste trabalho foi encontrar soluções técnicas de projeto para a estrutura de uma habitação emergencial de madeira existente, revestida internamente com embalagens Tetra Pak®, de modo a minimizar o desconforto térmico em virtude das baixas temperaturas no sul do Brasil. Para isso, utilizou-se dos processos de otimização do algoritmo evolutivo NSGA-II e a análise de Pareto com a implementação de soluções construtivas simples. Dados iniciais de desempenho térmico da moradia realizados por simulação computacional simplificada mostraram o baixo percentual em horas de conforto, atingindo cerca de 22% para 80% de aceitabilidade de indivíduos, de acordo com a ASHRAE 55 (2017). Com a implementação de estratégias passivas de projeto e de material para otimização de desempenho da edificação por simulações computacionais multiobjetivo, foi possível atingir percentuais de conforto térmico de até 58,88% para uma aceitabilidade de 80% da população. Este trabalho serve como embasamento para futuras pesquisas sobre habitações emergenciais e o uso de embalagens cartonadas como isolante térmico e a busca por melhoria na qualidade de vida dos moradores.

The importance of considering thermal bridges and their impacts on thermal transmittance calculation is an issue that has been discussed in cold season climate regions in Brazil. The presence of vulnerable points on the building envelope may affect thermal performance, besides the implications in the building walls and roofs' compositions, such as the filamentous fungi development. Internationally, it is observed the consideration of this theme in different rules and regulations. This study aims to discuss, through computer simulation, the need for Brazilian performance standards to consider the possibility of filamentous fungi formation in buildings with low and high thermal insulation. The analysis examines the thermo-hygrometric conditions near the building model's reinforced concrete structure where the thermal bridges occur and the surfaces of the vertical masonry enclosures for all facades. The results show a high probability of filamentous fungi growth in thermal bridges when the building is insulated, i.e., with low thermal transmittance. This study also points out that aspects related to the building's occupants, such as the control of natural humidity, can interfere with the indoor air's humidity level and, consequently, favor the formation of filamentous fungi. A importância de considerar as pontes térmicas e seus impactos no cálculo de transmitância térmica é um assunto que tem sido discutido em regiões de clima com estação fria no Brasil. A presença de pontos vulneráveis no envelope do edifício pode ter consequências no desempenho térmico, além das implicações nas paredes e coberturas do edifício, como por exemplo a formação de fungos filamentosos. Várias normas e regulamentos tratam da temática. Esse estudo tem por objetivo discutir, por intermédio de simulação computacional, a necessidade das normas Brasileiras de desempenho considerarem a possibilidade de formação de fungos filamentosos nas edificações com baixo e elevado isolamento térmico. Na análise examina-se as condições termo-higrométricas próximas a estrutura de concreto armado do modelo da edificação onde ocorrem as pontes térmicas, e as superfícies dos fechamentos vertical, de alvenaria, para todas as fachadas. Os resultados mostram que existe uma elevada probabilidade de crescimento dos fungos filamentosos nas pontes térmicas quando o edifício é mais isolado, ou seja, apresenta baixa transmitância térmica.

Muitos países já projetam edificações eficientes e com necessidades baixas de consumo, principalmente através da energia solar fotovoltaica (FV). Entretanto, essa ainda é considerada uma fonte de alto investimento, principalmente no Brasil. Porém, considerando que os revestimentos podem representar entre 6% e 20% do custo da edificação e, partindo do princípio que estes podem ser substituídos por módulos FV, é importante que esse custo evitado seja computado no custo final desta tecnologia. O objetivo deste trabalho é analisar a paridade econômica e o desempenho energético de uma fachada solar fotovoltaica (FSFV) de um edifício comercial, comparada com outra revestida com materiais usuais da construção civil. A simulação do desempenho energético do edifício foi feita através do software EnergyPlus, e o cálculo da geração de energia da FSFV foi realizado com a utilização de dados de disponibilidade de radiação solar com base no programa Radiasol. Os resultados das simulações indicaram que uma FSFV comparada com fachadas usuais auxilia pouco na redução de consumo da edificação. Porém, contribui com o suprimento de 56,38% desse consumo. A análise financeira parte da comparação entre sistemas usuais da construção civil com o sistema solar fotovoltaico (SFV), tendo um retorno de investimento, na melhor das hipóteses, de 4 anos.

RESUMO Este trabalho tem como objetivo analisar o desempenho termoenergético e luminoso de uma edificação com atividades características de escritórios com vidros eletrocrômicos através de estudo comparativo, considerando vidros comuns de 3mm e 6mm. Para a simulação computacional foi utilizado o programa EnergyPlus . Foram realizadas simulações com o vidro comum Clear 3mm e de 6mm e o vidro eletrocrômico Sage Glass 9mm com a finalidade de analisar a iluminação, o consumo de energia, e o nível de conforto térmico provenientes da climatização artificial e da ventilação natural, respectivamente. As simulações foram realizadas em duas zonas bioclimáticas, na zona bioclimática 2 (ZB 2) e na zona bioclimática 8 (ZB 8), onde utilizou-se os arquivos climáticos da cidade de Camaquã e da cidade de Manaus, respectivamente. Com os resultados obtidos foi possível observar que a edificação com vidros eletrocrômicos apresentou melhor nível de conforto térmico nas horas ocupadas, e que o consumo de energia para resfriamento diminui conforme o aumento da coloração principalmente na ZB 8, por se tratar de uma região com clima quente. Notou-se que na ZB 2 em alguns meses do ano o vidro eletrocrômico permanecia totalmente descolorido, já que a temperatura de setpoint era sempre maior que a temperatura externa. Também foi possível observar que é fundamental analisar a orientação solar para o melhor posicionamento das aberturas na edificação. ABSTRACT This work aims to analyze the thermoenergetic and luminous performance of a building with office characteristic activities with electrochromic glasses through comparative study, considering common glasses of 3mm and 6mm. For the computational simulation were used the EnergyPlus software. Simulations were performed with the Clear common glass Clear of 3 mm and 6 mm and the electrochromic glass Sage Glass 9 mm with the purpose of analyzing the lighting, the energy consumption, and the level of thermal comfort coming from the artificial climatization and the natural ventilation, respectively. The simulations were performed in two bioclimatic zones, in bioclimatic zone 2 (ZB 2) and in bioclimatic zone 8 (ZB 8), where it was used the climate files from the city of Camaquã and the city of Manaus, respectively. With the results obtained it was possible to observe that the building with electrochromic glasses presented the best level of thermal comfort in the hours occupied, and that the energy consumption for cooling decreases as the coloration increases, especially in the ZB 8, since it is a region of warm weather. It was noted that in the ZB 2 in some months of the year, the electrochromic glass remains totally discolored, since the temperature of setpoint was always higher than the external temperature. It was also possible to observe that it is fundamental analyze the solar orientation for the best positioning of the building’s openings.

Normative Instruction 02/2014 was published in 2014 by the Ministry of Planning, Development, and Management. It binds building design and retrofit of public buildings with more than five hundred square meters of area, to be developed according to the National Label of Energy Conservation level A of the Technical Standards for the Quality of Commercial, Services and Public Buildings (RTQ-C). This paper’s objective is to verify if the energy efficiency level in classroom buildings, which were bidden by Federal Institutions of Higher Learning (IFES), meets the NI’s resolutions and, if not, how they can be improved. Following RTQ-C’s protocol, ten naturally ventilated buildings, bidden by four different IFES, were analyzed. Simulations were run verifying the hypothetical energy expenditure if the buildings were air-conditioned. As a result, 60% of the buildings met the highest grade of energy efficiency, complying with the NI. In non-compliance, small modifications such as the replacement of fluorescent light tubes by LED lights and dual flush toilets are enough for the projects to reach the level A-label. Em 2014, foi publicada a Instrução Normativa 02/2014, do Ministério do Planejamento, Desenvolvimento e Gestão, obrigando os projetos de edificações e os retrofit de edificações públicas federais, com mais de quinhentos metros quadrados de área, a serem desenvolvidos buscando a Etiqueta Nacional de Conservação de Energia de Projeto nível A, de acordo com os Requisitos Técnicos de Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C). O objetivo deste trabalho é verificar se projetos de prédios de salas de aula licitados por Instituições Federais de Ensino Superior (IFES) atendem à determinação da IN 02/2014 e, em caso negativo, como intervir para os projetos atingirem nível A. Foram analisados dez prédios naturalmente ventilados licitados por quatro IFES do Rio Grande do Sul, seguindo os procedimentos indicados no RTQ-C. Também foram realizadas simulações para verificar o consumo hipotético de energia se os edifícios fossem condicionados artificialmente. Como resultado, 60% dos projetos conseguiram alcançar o nível mais alto de eficiência energética, atendendo à Instrução Normativa. Também se verificou que, nos casos negativos, a substituição das lâmpadas tubulares fluorescentes por lâmpadas LED equivalentes e especificação de bacias sanitárias econômicas bastaria para os projetos obterem a classificação máxima.

This article presents the thermal performance of different models of green roofs applied to an office building in the city of Pelotas–RS, Brazilian Climatic Zone 2, observing the contribution of the different vegetated solutions applied to the horizontal plane, regarding the behavior of the opaque and transparent closures. The building is artificially conditioned and has 187,50 m², configuring six thermal zones, and was simulated with the software Energy Plus 8.4.0. As alternatives to the green roofs – configured in four substrate heights –, three other roof models were tested: asbestos cement with a 10 cm concrete slab – with and without thermal insulation of extruded polystyrene – and asbestos cement painted with white color. The study sought to determine which roof is more energy efficient, based on the evaluation of the energy consumption results and the analysis of the thermal flow in the building. The building with the green roof with higher substrate layer depth (50 cm) presented the best performance, with an energy consumption of 84.3 kWh/m2.year. The building with the conventional asbestos cement roof was responsible for the higher energy consumption: 103.5 kWh/m2.year. The green roofs presented better performance due to their thermal capacity and insulation capacity and due to aspects related to evapotranspiration and consequent latent heat exchanges. This work aims to contribute to a better understanding of the thermal energy performance of green roofs. Este artigo apresenta o desempenho térmico de diferentes coberturas vegetadas aplicadas em um edifício de escritórios na cidade de Pelotas-RS, Zona Bioclimática Brasileira 2, observando, a partir do comportamento dos fechamentos opacos e transparentes, a contribuição das diferentes soluções vegetadas para o plano horizontal. O edifício condicionado artificialmente possui 187,50 m², configurando seis zonas térmicas, e foi simulado no software Energy Plus 8.4.0. Como alternativas às coberturas vegetadas – configuradas em quatro alturas de substrato – foram utilizados outros três modelos de cobertura: fibrocimento com laje de 10 cm em concreto – com e sem isolamento térmico de poliestireno extrudado – e fibrocimento com superfície externa pintada de branco. O estudo buscou determinar qual dessas coberturas é a mais eficiente energeticamente, através da avaliação dos resultados do consumo de energia e da análise do fluxo térmico no edifício. A cobertura vegetada de maior espessura de substrato (50 cm) apresentou melhor resultado, com consumo energético de 84,3 kWh/m2.ano. Já a cobertura de laje com telha de fibrocimento convencional foi responsável pelo maior dispêndio energético: 103,5 kWh/m2.ano. As coberturas vegetais apresentaram melhor desempenho que as demais em função das elevadas capacidade e resistência térmica e dos aspectos voltados a evapotranspiração e consequentes trocas de calor latente. Este trabalho almeja contribuir no melhor entendimento do desempenho termoenergético das coberturas vegetadas.

Solar protection systems play a significant role in the selective control of solar radiation in the interior space interfering, therefore, on the lighting, thermal and energy performance of buildings. This paper aims to conduct a comparative study of the performance of a solar protection system (fixed and automated mobile) of a building with a high level of thermal insulation using the Energy Management System (EMS) tool of the Energy Plus software. The methodological strategies proposed to involve the analysis of the configuration of eight different solar protection systems for the transparent closures, fixed brise-soleils, EMS implementation and, finally, analysis of the results of the simulations. The percentages of thermal comfort and electric energy consumption were evaluated considering the Brazilian bioclimatic zones 1 and 8. Among the cases tested, the model with external blinds automated by the EMS system at the windows presented the highest percentage of thermal comfort, and the lowest consumption of electric energy in the two analyzed Brazilian bioclimatic zones. Os sistemas de proteção solar cumprem um importante papel no controle seletivo de radiação solar no ambiente interior, interferindo, portanto, no desempenho luminoso, térmico e energético das edificações. Este artigo tem como objetivo realizar um estudo comparativo do desempenho de sistemas de proteção solar (fixos e móveis mecanizados) de uma edificação com elevado nível de isolamento térmico utilizando para isso a ferramenta Energy Management System (EMS) do software Energy Plus. As estratégias metodológicas propostas envolvem a análise da configuração de oito diferentes sistemas de proteção solar para os fechamentos transparentes, modelagem dos brise-soleils fixos, implementação do EMS para brise-soleis mecanizados e por fim, análise dos resultados das simulações realizadas. Foram avaliados os percentuais de conforto térmico e de consumo de energia elétrica considerando as zonas bioclimáticas brasileiras 1 e 8. Dentre os casos testados, o modelo com a utilização de persianas externas automatizadas pelo sistema EMS nos fechamentos transparentes apresentou os maiores percentuais de conforto térmico e o menor consumo de energia elétrica nas duas zonas bioclimáticas brasileiras analisadas.

Resumo O elevado consumo energético do setor das edificações e a consequente emissão de gases de efeito estufa levou a União Europeia a publicar, em 2010, a Diretiva 2010/31/EU, que estabelece que até ao final de 2020 todas as novas edificações deverão ser de balanço energético quase nulo (nZEB). Um caminho possível para alcançar essa meta é a aplicação do conceito Passive House. O artigo tem o objetivo de analisar o nível de eficiência da envoltória de uma Passive House pelo método de simulação do Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Residenciais (RTQ-R). A análise é realizada para a edificação configurada de acordo com o RTQ-R (ventilada naturalmente e condicionada artificialmente), que utiliza o sistema de ventilação mecânica com recuperador de calor (MVHR). Na primeira situação a edificação obteve classificação nível B, devido ao alto consumo do condicionador de ar para aquecimento, e quando utilizado o sistema MVHR a edificação obteve classificação nível A. Em uma análise comparativa do consumo de energia, o sistema MVHR apresentou economia de 56,63% em relação ao condicionador de ar. Assim, o estudo comprovou a aplicação, sob o enfoque energético, do conceito Passive House para a Zona Bioclimática 2 (ZB2). Abstract The building sector's high energy consumption and the consequent emissions of greenhouse gases has led the European Union to publish, in 2010, the 2010/31/EU Directive, determining that by the end of 2020 all new buildings should be nearly Zero Energy Buildings (nZEB). One possible way to achieve this goal is the implementation of the Passive House concept. The aim of this paper is to analyse the efficiency level of the envelope of a Passive House through using the simulation method RTQ-R (Technical Code of the Quality of the Energy Efficiency Level of Residential Buildings). The analysis is performed for the building according to the code's assumptions (naturally ventilated and artificially air conditioned), and using a mechanical ventilation system with heat recovery capacity (MVHR). Firstly, the building was classified as level B, due to the air conditioner's high consumption for heating, and, when using the MVHR system, the building was classified as Level A. In a comparative analysis of energy consumption, the system showed an economy of 56.63% for the MVHR when compared with the air conditioning system. Thus, this study has proven the success of the application of the Passive House concept for bioclimatic zone 2 (ZB2).

It is known that the height of the buildings, the distance between the buildings and the width of the streets, have an influence on the solar radiation absorption and buildings shading and it also affects the consumption of the buildings. Furthermore, this study aims to evaluate the surrounds shading in a very insulated building, located in the Brazilian bioclimatic zone 2. The used method is characterized by computational simulation divided into five steps: definition of the research hypothesis; analysis of the energy efficiency level considering the RTQ-R regulation; surroundings modeling and shading tracking analysis; simulation of the energy performance of the building; simulation of the thermal performance of the building; and result from analysis. Eight different possibilities of the surround configurations were simulated. The model that presented the lower consumption was the building with 6 floors surroundings, with the consumption about 26,44 kWh/m².year and with thermal comfort index about 97,72%. Hence, it was possible to observe the building shading of an insulated building even during the winter period, since that does not influence the roof, it generates a better thermal energy performance of the envelope. Sabe-se que a altura dos edifícios da vizinhança, a relação dos espaçamentos entre as edificações e a largura das vias têm influência na absorção de radiação solar direta, no sombreamento das edificações e no consumo de energia nas edificações. Assim, este estudo tem por objetivo avaliar a influência do sombreamento do entorno em uma edificação unifamiliar com elevado isolamento térmico localizada na ZBB 2. O método utilizado nesse trabalho consiste na simulação computacional de edificação com diferentes configurações de entorno, dividindo-se em 5 etapas: definição da hipótese de pesquisa; simulação do nível de eficiência energética considerando o RTQ-R; modelagem do entorno e análise do rastreamento de sombras; simulação do desempenho energético e do nível de conforto térmico; e análise dos resultados. Foram modeladas oito diferentes possibilidades de sombreamento. A configuração que apresentou o menor consumo energético e maior nível de conforto térmico foi a edificação sombreada pelo entorno de 6 pavimentos, com consumo de climatização de 26,44 kWh/m².ano e índice de conforto térmico de 97,72%. Os resultados indicaram que o elevado nível de isolamento térmico de uma edificação gera um melhor desempenho termoenergético do envelope, mesmo com o sombreamento de paredes no período de inverno.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES School classrooms are environments characterized by long permanence, being occupied almost daily by the population. The built conditions of these places, therefore, have great impacts on the energy efficiency of buildings, as well as on the thermal comfort of users. These aspects explain the relevance given to studies on the subject in recent years. Regarding the usage behavior of these places, it appears that the intensity and direction of ventilation in classrooms can impact their energy efficiency and the thermal comfort of users. In addition, due to the need for biosecurity in the face of the COVID-19 pandemic, natural ventilation in school classrooms is of great importance. Furthermore, due to the need for biosecurity, the present research aimed to verify 16 strategies related to natural ventilation of elementary school classrooms in relation to energy efficiency, thermal comfort and the quality of indoor ventilation, for Bioclimatic Zone 2. The methodology was based on simulations with the software EnergyPlus 8.7.0 and with the ANSYS CFX, and thermal comfort criteria recommended by the adaptive model of ASHRAE 55/2017. For the quality of indoor ventilation, OPAS criteria were adopted for ventilation rates and OMS criteria for relative air humidity. The results obtained showed that, for the classroom model studied, natural ventilation strategies caused discomfort rates due to cold above 15%, which were increased when hygienic ventilation was used, reaching 25%. The east-west cross ventilation strategy, with connection, in the west orientation, to a circulation ventilated by lantern, stood out when there was only the use of thermal ventilation, showing satisfactory values of thermal comfort and ventilation quality. It also presented favorable values when there was the application of hygienic ventilation in the upper systems of the north-oriented windows. Strategies with unilateral thermal ventilation, despite showing high thermal comfort, did not introduced the minimum values of ventilation and air renewal rates in the analyzed classroom, which impaired their energy efficiency. This research contributes to a better understanding of opening systems aimed at school buildings that provide quality of indoor ventilation, energy efficiency and thermal comfort for locations in Bioclimatic Zone 2. Salas de aula escolares são ambientes caracterizados pela longa permanência, sendo ocupadas quase diariamente pela população. As condições construídas desses locais, dessa forma, apresentam grandes impactos à eficiência energética dos edifícios, assim como ao conforto térmico dos usuários. Esses aspectos explicam a relevância dada a estudos voltados ao assunto nos últimos anos. Quanto ao comportamento de uso desses locais, verifica-se que a intensidade e o direcionamento da ventilação nas salas de aula podem impactar sua eficiência energética e o conforto térmico dos usuários. Ademais, em virtude da necessidade de biossegurança frente à pandemia de COVID-19, a ventilação natural em salas de aula escolares é de grande importância. Visto esse panorama, a presente pesquisa objetivou verificar 16 estratégias relacionadas à ventilação natural de salas de aula de ensino fundamental em relação à eficiência energética, ao conforto térmico e a qualidade da ventilação interna, para a Zona Bioclimática 2. A metodologia baseou-se em simulações com o software EnergyPlus 8.7.0 e com o ANSYS CFX, e critérios de conforto térmico recomendados pelo modelo adaptativo da ASHRAE 55/2017. Para a qualidade da ventilação interna, foram adotados critérios da OPAS, para as taxas de ventilação, e da OMS, para a umidade relativa do ar. Os resultados obtidos mostraram que, para o modelo de sala de aula estudado, as estratégias de ventilação natural ocasionaram índices de desconforto por frio superiores a 15%, que foram acentuados quando houve uso de ventilação higiênica, alcançando 25%. A estratégia de ventilação cruzada leste-oeste, com conexão, na orientação oeste, a uma circulação ventilada por lanternim, se destacou quando houve apenas o uso de ventilação térmica, evidenciado valores satisfatórios de conforto térmico e qualidade da ventilação. Ela apresentou, também, valores favoráveis quando houve a aplicação de ventilação higiênica nos sistemas superiores das janelas de orientação norte. As estratégias com ventilação unilateral térmica, apesar de evidenciarem conforto térmico elevado, não apresentaram os valores mínimos de taxas de ventilação e renovação de ar na sala de aula analisada, o que prejudicou sua eficiência energética. Esta pesquisa contribuiu para um melhor entendimento de sistemas de aberturas voltados a edifícios escolares que proporcionem qualidade da ventilação interna, eficiência energética e conforto térmico para localidades da Zona Bioclimática 2.

Submitted by Simone Maisonave (simonemaisonave@hotmail.com) on 2022-06-06T17:15:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Thalita_Maciel.pdf: 6546402 bytes, checksum: 9893cde2584d7454def39164c42ac74b (MD5) Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2022-06-06T17:58:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Thalita_Maciel.pdf: 6546402 bytes, checksum: 9893cde2584d7454def39164c42ac74b (MD5) Made available in DSpace on 2022-06-06T17:58:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Thalita_Maciel.pdf: 6546402 bytes, checksum: 9893cde2584d7454def39164c42ac74b (MD5) Previous issue date: 2021-12-06 Sem bolsa A demanda global no consumo final de energia elétrica vem crescendo 1% a cada ano e, no Brasil, essa perspectiva não é diferente. Atualmente, o setor da construção civil é um dos que mais consome recursos naturais existentes e as edificações utilizam cerca de 50% da energia que é produzida no país. Nesse cenário, os edifícios podem ser considerados peças-chave para elaboração de estratégias de mitigação de maiores impactos ambientais, sendo que sua eficiência energética pode ser alcançada através de um apropriado projeto arquitetônico. A análise realizada através do método de simulação computacional representa um grande avanço. No entanto, a multidisciplinaridade dos temas vinculados ao projeto de edificações apresenta problemas que necessitam que vários objetivos sejam alcançados ao mesmo tempo, possibilitando a utilização de métodos evolutivos. Este estudo utiliza a ferramenta de otimização multiobjetivo como auxílio à tomada de decisão de parâmetros projetuais para otimização de um edifício escolar com projeto-padrão Proinfância que deve ser adequado ao contexto das ZBs 1, 2 e 3. A escolha do objeto de estudo baseou-se na tendência brasileira de padronização dos projetos de instituições públicas e no potencial de melhoria do desempenho termoenergético apontado pela literatura. A metodologia foi dividida em 4 etapas: revisão de literatura, definição do objeto de estudo, processo de otimização e análise de resultados. A otimização multiobjetivo foi realizada com a associação do software EnergyPlus ao algoritmo NSGA-II e foram definidas como funções-objetivo a Intensidade do Uso de Energia elétrica (IUE) para aquecimento e refrigeração. Foram analisadas 5 organizações formais derivadas da solução arquitetônica inicial, onde os parâmetros variados foram a espessura do isolamento térmico das paredes externas, da cobertura e do piso, a absortância solar das paredes externas e da cobertura e a orientação solar. Ao total, foram realizadas cerca de 750.000 simulações e os resultados indicaram que a utilização de algoritmos evolutivos como ferramentas de otimização contribui de forma relevante na concepção de edificações eficientes. Quando otimizadas, todas as organizações formais apresentaram bons resultados, no entanto, a tipologia padrão otimizada foi a mais eficiente para o contexto analisado, onde o consumo final da edificação representa uma redução de 80% em relação ao consumo inicial do projeto-padrão com as características estipuladas pelo FNDE. The global demand in the final consumption of electricity has been growing 1% every year, and in Brazil this perspective is no different. Currently, the construction sector is one of the largest consumers of existing natural resources and buildings use about 50% of the energy produced in the country. In this scenario, buildings can be considered key pieces in the elaboration of strategies to mitigate greater environmental impacts, and their energy efficiency can be achieved through an appropriate architectural design. The analysis performed through the method of computer simulation represents a great advance, however, the multidisciplinarity of the themes related to building design presents problems that require several goals to be achieved at the same time, thus enabling the use of evolutionary methods. This study uses the multiobjective optimization tool as an aid to decision-making of design parameters for the optimization of a school building with a Proinfância standard design that must be adequate to the context of ZBs 1, 2 and 3. The choice of the object of study was based on the Brazilian tendency of standardization of public institutions projects and on the potential for improvement of the thermoenergetic performance pointed out by the literature. The methodology was divided into four steps: literature review, definition of the object of study, optimization process and analysis of results. The multiobjective optimization was carried out with the association of EnergyPlus software with the NSGA-II algorithm and the Intensity of Electric Energy Use (IUE) for heating and cooling were defined as objective functions. Five formal set derived from the initial architectural solution were analyzed, where the parameters varied were the thickness of the thermal insulation of the external walls, roof and floor, the solar absorptance of the external walls and roof, and the solar orientation. In total, about 750,000 simulations were performed, and the results indicated that the use of evolutionary algorithms as optimization tools contributes significantly to the design of efficient buildings. When optimized, all formal organizations presented above-average results results, and, the optimized standard typology was the most efficient for the context analyzed, where the final consumption of the building represents a reduction of 80% in relation to the initial consumption of the standard project with the characteristics stipulated by the FNDE.

Submitted by Simone Maisonave (simonemaisonave@hotmail.com) on 2022-06-06T17:41:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissetacao_Roseana_Bonotto.pdf: 6494257 bytes, checksum: 66e068f8c5160994b9bd7ec737a16fd7 (MD5) Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2022-06-06T17:59:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissetacao_Roseana_Bonotto.pdf: 6494257 bytes, checksum: 66e068f8c5160994b9bd7ec737a16fd7 (MD5) Made available in DSpace on 2022-06-06T17:59:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissetacao_Roseana_Bonotto.pdf: 6494257 bytes, checksum: 66e068f8c5160994b9bd7ec737a16fd7 (MD5) Previous issue date: 2021-11-25 Sem bolsa O aproveitamento da luz natural é um forte aliado para a redução do consumo de energia em edifícios de escritórios, na medida em que minimiza os custos com iluminação artificial, além de apresentar benefícios para a saúde e bem-estar dos usuários. Entretanto, se, por um lado, a luz natural é desejável, por outro, pode incrementar ganhos térmicos e favorecer a presença de iluminâncias excessivas nos espaços internos. Dessa forma, esse trabalho teve por objetivo avaliar o equilíbrio entre os desempenhos lumínico e termoenergético, em um modelo de edifício comercial com diferentes tipologias de fachadas envidraçadas, localizado na Zona Bioclimática Brasileira 2 (ZB2), considerando o impacto da luz do dia no conforto visual dos ocupantes e na carga térmica da edificação. O método adotado foi a avaliação por simulação computacional dinâmica realizada por meio dos softwares Rhinoceros com plugin ClimateStudio para iluminação natural e EnergyPlus para as simulações termoenergéticas. A partir da definição de um estudo de caso, foi desenvolvido um Caso Base (CB), que serviu de modelo comparativo para os seguintes Casos de Referência (CR): fachada semi-cortina com dispositivos de sombreamento do tipo persiana e diferentes tipos de vidro, fachada cortina com e sem adição de tela perfurada com percentuais distintos de perfuração, além de diferentes configurações de fachada dupla ventilada. Os resultados apontaram que, dentro do contexto analisado, os casos com fachada dupla em que a camada interna corresponde a uma fachada tradicional (fechamento em alvenaria e vidro encaixilhado nas esquadrias) apresentaram um dos melhores pontos de equilíbrio entre os desempenhos lumínico e termoenergético. Além disso, observou-se que uma fachada cortina com dispositivo de sombreamento fixo com percentual de perfuração igual a 50% é capaz de favorecer o desempenho termoenergético do edifício, além de garantir níveis aceitáveis de iluminação natural com menores problemas de ofuscamento. A escolha adequada do envidraçamento externo da edificação mostrou-se um fator determinante para sua eficiência energética, enquanto a adição de persianas automatizadas promoveu maior qualidade lumínica. Por outro lado, o aumento do Percentual de Abertura de Fachada (PAF) sempre elevou o consumo de energia para resfriamento da edificação e o desconforto visual. Os casos com fachada cortina e fachada dupla em que a camada interna correspondeu a uma fachada semi-cortina ou cortina tradicional, contribuíram para o superaquecimento dos espaços internos. A variação da profundidade da cavidade ventilada influenciou os resultados apenas nos casos com menor PAF da camada interna, em que cavidades menores se mostraram mais eficazes. The use of daylight is a strong ally to reduce energy consumption in office buildings, as it minimizes the costs of artificial lighting, in addition to providing benefits for the health and well-being of users. However, if, on the one hand, daylight is desirable, on the other hand, it can increase thermal gains and raise the presence of excessive illuminance in internal spaces. Hence, this work aimed to evaluate the balance between the daylighting and thermoenergetic performances in a commercial building model with different types of glazed façades, located in the Brazilian Bioclimatic Zone 2 (BZ2), considering the impact of daylight on both the visual comfort of its occupants and in the thermal load of the building. The method adopted was the evaluation though dynamic computer simulation, performed by using the Rhinoceros software with the ClimateStudio plugin for daylighting and EnergyPlus for thermoenergetic simulations. From the definition of a case study, a Base Case (BC) was developed, which served as a comparison for the following Reference Cases (CR): semi-curtain wall with blindtype shading devices and different types of glass, curtain wall with and without perforated screen shading with different percentages of perforation, in addition to different double skin façades configurations. Results showed that, within the context that was analyzed, the cases of double skin façade in which the inner layer corresponded to a traditional façade (closing in masonry and glass framed in the frames) presented one of the best points of balance between the daylighting and thermoenergetic performances. Besides, it was observed that a fixed-shading curtain wall with a 50% perforation can favor the thermoenergetic performance of the building, in addition to guaranteeing acceptable levels of daylighting with fewer glare problems. Proper choice of the external glazing of the building proved to be a determining factor for its energy efficiency, while the addition of automated blinds promoted greater light quality. On the other hand, the increase in the window-to-wall ratio (WWR) increased energy consumption for cooling the building and visual discomfort every time. The cases with curtain wall and double skin façade in which the inner layer corresponded to a semi-curtain wall or a traditional one contributed to the overheating of the internal spaces. The variation in the depth of the ventilated cavity influenced the results only in cases with lower WWR of the inner layer, in which smaller cavities showed to be more effective.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Buildings without moisture control can have the durability of materials, thermal comfort and indoor air quality reduced, providing a favorable environment for the development of mould. Therefore, studies on the application of wood as a component of wall panels in civil construction can contribute to the evaluation of the hygrothermal behavior especially in humid regions, such as in Bioclimatic Zone 2. The aim of this study is to evaluate the hygrothermal and energetic behavior of different external wall panels of sawn wood (pine, eucalyptus and cumaru) and OSB, for Bioclimatic Zone 2. The methodology was divided into six steps: (1) definition of materials, (2) determination of thermal properties of wood, (3) definition of external wall panels, (4) update of the climate file TMY2 of Santa Maria, RS, (5) evaluation of thermal and energetic behavior, through computational simulation by using EnergyPlus (version 8.7) and (6) hygrothermal behavior using WUFI Pro 6.5. Thus, 9 wall panels were defined for each type of wood analyzed (pine, eucalyptus and cumaru), which were evaluated for thermal behavior, mainly from the adaptive comfort model, and for hygrothermal behavior, analyzing the integration of flows, moisture content for each layer, total moisture content, risk of vapor condensation and risk of mould growth. The results show that, for all wood species, the system composed of two wood panels and mineral wool as an intermediate layer was identified as the most advantageous, being the simplest among those with the highest annual comfort. In addition, the pine systems had the highest number of panels with good comfort indices, also presenting higher indices in relation to the eucalyptus and cumaru systems. In pine and cumaru systems there was no risk of vapor condensation. On the other hand, the panels presented hygroscopic conditions favorable to the mould growth, however the calculated growth rates were acceptable. The panels in cumaru showed the lowest values and the panels in eucalyptus showed the highest indices. Furthermore, the eucalyptus panels showed critical points for the mould growth in the outer layer. In general, the wood panels showed satisfactory behavior in terms of thermal comfort and hygrothermal behavior, highlighting the applicability of wood as a wall panel even in unfavorable weather conditions. A exposição de edificações à umidade sem o devido controle pode reduzir a durabilidade dos materiais, o conforto térmico e a qualidade do ar interno, proporcionando um ambiente favorável ao desenvolvimento de fungos filamentosos. Diante disso, são necessários estudos sobre a aplicação da madeira como componente de sistemas de vedação na construção civil para que seja avaliado o seu comportamento higrotérmico, principalmente em regiões com elevados índices de precipitação, como a Zona Bioclimática 2 (ZB2). Portanto, o objetivo desse trabalho é avaliar o comportamento higrotérmico e energético de diferentes sistemas de vedação vertical externa em madeira do tipo serrada (pinus, eucalipto e cumaru) e painel OSB, para a ZB2. A metodologia foi dividida em seis etapas: (1) definição dos materiais, (2) determinação das propriedades térmicas das madeiras, (3) definição dos painéis de vedação externa em madeira, (4) atualização do arquivo climático TMY2 de Santa Maria – RS, representativo da ZB2, (5) comportamento térmico e energético, através da simulação computacional com os programas EnergyPlus (versão 8.7) e (6) comportamento higrotérmico com o programa WUFI Pro 6.5. Assim, foram definidos 9 sistemas de vedação para cada tipo de madeira analisada (pinus, eucalipto e cumaru), que foram avaliados quanto ao comportamento térmico, principalmente a partir do modelo de conforto adaptativo, e quanto ao comportamento higrotérmico, analisando a integração dos fluxos de umidade, teor de umidade total, risco de condensação de vapor e risco de crescimento de fungos filamentosos. Os resultados mostram que, para todos os tipos de madeira, o sistema composto por dois painéis de madeira e lã mineral como camada intermediária foi apontado como mais vantajoso, sendo o mais simples entre os de maior percentual de horas de conforto anual. Além disso, os sistemas em pinus apresentaram a maior quantidade de painéis com bons índices de conforto, como também os maiores índices em relação aos sistemas em eucalipto e cumaru. Nos sistemas em pinus e cumaru não houve risco de condensação de vapor. Em contrapartida, os sistemas apresentaram condições higroscópicas favoráveis ao crescimento de fungos, entretanto as taxas de crescimento calculadas foram aceitáveis, sendo os sistemas em cumaru os que apresentaram os menores valores e em eucalipto os que apresentaram os maiores índices. Ainda, os sistemas em eucalipto apresentaram pontos críticos para o crescimento de fungos filamentosos na camada externa. De modo geral, os sistemas em madeira apresentaram comportamento satisfatório quanto às avaliações de conforto térmico e comportamento higrotérmico, destacando a aplicabilidade da madeira como painel de vedação vertical externo mesmo em condições climáticas desfavoráveis.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The study of the thermal comfort level in buildings has become a useful tool to measure the user's relationship with the designed environment. Based on an adequate project implementation, considering construction characteristics and the orientation of openings and envelopes, it is possible to offer several possibilities of thermal conditions in a single space. In order to provide better comfort levels to buildings, the application of solutions based on bioclimatic zoning can improve adaptability to local thermal conditions. In view of the aspects raised, this study presents a research on the level of thermal comfort in single-family social housing in the city of Santa Maria, Rio Grande do Sul, analyzing the influence of solar orientation. To conduct the research, multi-method steps were established based on the application of qualitative questionnaires during winter and summer and computer simulations through the EnergyPlus software, having as analysis of the results the adaptive model with acceptability of 80% (ASHRAE 55). In the case study, housing units implemented by the Minha Casa Minha Vida program were chosen in the Dom Ivo, Leonel Brizola and Zilda Arns residential complexes. In the three sets, two building typologies are verified, and these are the basis for the object of analysis. Through the interview method, it was observed in the results that the current season influenced the users' answer profile, showing more discomfort due to cold in the winter survey data and a higher sensation of heat during the interviews carried out in the summer. During the computer simulation method, significant levels of thermal discomfort were perceived in the dwellings, especially for cold. The solar orientation units with the highest comfort ratio were facing northwest and southwest. However, in the process of finalizing the research, a model was simulated, based on the solar orientation building with one of the worst results, proposing construction solutions capable of mitigating levels of thermal discomfort. O estudo do nível conforto térmico em edificações tem se tornado uma ferramenta capaz de mensurar a relação do usuário com o ambiente projetado. A partir de uma implantação adequada do projeto, considerando características construtivas e orientações de aberturas e envoltórias, pode-se oferecer diversas possibilidades de condições térmicas em um único espaço. Para que sejam proporcionados melhores níveis de conforto à edificações, a aplicação de soluções baseadas no zoneamento bioclimático podem aprimorar a adaptabilidade às condicionantes térmicas locais. Diante dos aspectos levantados, o presente trabalho traz um estudo sobre o nível de conforto térmico em habitações de interesse social unifamiliares na cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul, tendo como aspecto de análise a influência da orientação solar. Para a realização da pesquisa, foram estabelecidas etapas multi-métodos baseadas na aplicação de questionários de caráter qualitativo durante o inverno e verão e simulações computacionais através do software EnergyPlus, tendo como análise dos resultados o modelo adaptativo com aceitabilidade de 80% (ASHRAE 55). No estudo de caso, foram escolhidas habitações implementadas pelo programa Minha Casa Minha Vida nos residenciais Dom Ivo, Leonel Brizola e Zilda Arns. Nos três conjuntos, são verificadas duas tipologias construtivas, sendo estas base para o objeto de análise. Através do método de entrevistas, observou-se nos resultados que a estação vigente influenciou no perfil de respostas dos usuários, demonstrando mais desconforto por frio nos dados da coleta de inverno e maior sensação de calor durante as entrevistas realizadas no verão. Durante o método de simulação computacional, percebeu-se níveis expressivos de desconforto térmico nas habitações, sobretudo por frio. As unidades de orientação solar com maior relação de conforto estavam voltadas para noroeste e sudoeste. Contudo, no processo de finalização da pesquisa, foi simulado um modelo, com base na edificação de orientação solar com um dos piores resultados, propondo soluções construtivas capazes de atenuar níveis de desconforto térmico.

Numerous researches emphasize the use of vegetation as a thermal comfort strategy for buildings, as plants contribute to the humidification of the air and shading of surfaces, attenuating extremes of temperature. The goal of the research was to evaluate the influence of the use of a green curtain next to the facade of Social Interest Houses (HIS) in Bioclimatic Zone 2, on the thermal comfort and on the users' sense of well-being, for the period of summer. Green wisteria curtains were installed and monitored on the west façade (opaque and transparent closure) of five HIS, and a sixth object, without curtain, was chosen for comparison. Temperature measurements (air and surface), thermographic records and interviews on thermal comfort with users were carried out. It was proven that the choice of the type of green curtain and the species were adequate, presenting a low execution cost and satisfactory development. The periods analyzed showed differences in indoor air temperature of up to 0.83°C (summer), 8.6°C (typical week) and 3.68°C (typical day) in relation to the object without the curtain. The internal surface temperature showed a maximum difference of 9.3°C in relation to the object without the curtain. The wisteria curtain proved to be an important strategy to enhance the feeling of wellbeing in HIS users. Inúmeras pesquisas ressaltam o uso da vegetação como estratégia de conforto térmico para edificações, pois as plantas contribuem para a umidificação do ar e sombreamento das superfícies, atenuando os extremos de temperatura. O objetivo da pesquisa foi avaliar a influência do uso da cortina verde junto à fachada de habitações de interesse social (HIS) na Zona Bioclimática 2, na sensação de bem-estar dos usuários durante o período de verão. Foram instaladas e monitoradas cortinas verdes com a espécie glicínia na fachada oeste (fechamento opaco e transparente) de cinco HIS e escolhido um sexto objeto, sem cortina, para comparação. Realizaram-se medições de temperatura (do ar e superficial), registros termográficos e entrevistas sobre sensação térmica com os usuários. Comprovou-se que a escolha do tipo de cortina verde e espécie foram adequadas, apresentando baixo custo de execução e desenvolvimento satisfatório. Os períodos analisados apresentaram diferenças na temperatura do ar interno de até 0,83°C (verão), 8,6°C (semana extrema) e 3,68°C (dia significativo) em relação ao objeto sem a cortina. A temperatura superficial interna apresentou diferença máxima de 9,3°C em relação ao objeto sem a cortina. A cortina com glicínia mostrou-se importante estratégia para potencializar a sensação de bem-estar em usuários de HIS.

The main goal of this work was to develop and evaluate a hybrid system for water heating and environmental thermal conditions. The project was divided in three subsystems: the first one consists of a set of brises plates with solar capture and named herein as SCS; the second one was a geothermal subsystem with buried pipelines and defined as SCG; the third was an association of the second one subsystem with a radiant floor, named as thermal module subsystem (SCM), which result in autonomous and adaptable system for environment climatization for both situations, heat or cold. Besides of supplying heat water. It was chosen the common typology of brises used in buildings, according to the solar orientation. The hybrid system was analysed following the Case 600 of the ASHRAE Standard 140 for the climatic conditions of Santa Maria/RS/Brazil. Data of the thermal comfort as: the energy efficiency; the water and environmental temperatures were obtained through computer simulations using the software EnergyPlus. The first model simulated was characterized as a standard one using the traditional building materials from region and called isolated base case. With the results it was possible to conclude that the SCS subsystem reached the purpose of heating water for morning and night baths, which values varied from 20°C to 28°C and 23°C to 37°C, respectively. Furthermore, this subsystem promoted the reduction of heat discomfort in environment temperature for about 16% to 25%. Nonetheless, the system had little capacity to minimize the discomfort for cold temperature, showing dependence from solar orientation; from the aid promoted by the pump heat and the collected area from SCS. The SCG system promoted a reduction of the heat discomfort between 5% to 11%. In this context, the study of the standard system proved to be important to characterize the wrapping for effectiveness of the subsystems about the thermal behaviour, mainly due to the reduction of thermal exchanges. In the isolated case, the hybrid system reached a reduction of cold discomfort between 15% to 76%. The heat pump coupled increased the discomfort reduction potential for cold, reaching values between 32% to 86%. The use of the SCG generated a reduction in heat discomfort, ranging values from 69% to 79%, and with the participation of the SCS there is a reduction of 89% to 93% of the discomfort in the hot periods. For electricity consumption, if you compare the hybrid system and the heat pump with a split condition and electric shower, there is a saving of 62% to 80%. It was found that the proposed integrate system was viable solution for this region or in similar climatic conditions, contributing positively to thermoenergy issues and becoming a more applicable alternative to the better of thermal performance of buildings. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar um sistema híbrido para o aquecimento da água de consumo e o condicionamento térmico de ambientes. Esse sistema é composto de três subsistemas: o subsistema de captação solar (SCS), na forma de brises-placas solares, o subsistema geotérmico (SCG), com dutos enterrados, ambos associados a um piso radiante denominado subsistema módulo térmico (SCM), resultando em um sistema autônomo e adaptável para climatização em situações adversas de calor ou frio, além do aquecimento da água de consumo. Foram definidas tipologias de brise comumente utilizadas nos edifícios e que estivessem em conformidade com as diferentes orientações solares. O sistema híbrido foi elaborado e analisado a partir de sua inserção no Case 600 da norma ASHRAE Standard 140, para as condições climáticas da cidade de Santa Maria-RS. Foram obtidos dados de conforto térmico, eficiência energética, temperaturas de água e do ambiente, por meio de simulações computacionais com o software EnergyPlus. Primeiramente foi analisado o caso base com materiais construtivos caracterizados como padrão normal na região considerada, sendo, após, substituídos por fechamentos mais termicamente isolados, denominado caso base isolado. Os resultados para o caso base revelaram que o SCS atingiu o seu propósito de aquecimento de água, pois nos banhos matutinos obteve-se uma temperatura entre 20°C a 28°C e nos noturnos entre 23°C a 37°C. Além disso, esse subsistema promoveu a redução de 16% a 25% do desconforto por calor no ambiente. O sistema, porém, teve pouca capacidade de minimizar o desconforto por frio, mostrando-se dependente da orientação solar, do auxílio promovido pela bomba de calor e da área coletora de SCS. O SCG promoveu de 5% a 11% de redução do desconforto por calor. Nesse contexto, estudos dos fluxos térmicos no caso base comprovaram a importância das características da envoltória para a eficácia dos subsistemas quanto ao conforto térmico, devido à redução das trocas térmicas. No caso base isolado o sistema híbrido alcançou 15% a 76% de redução do desconforto por frio. A bomba de calor acoplada elevou o potencial de redução do desconforto por frio, alcançando 32% a 86%. O emprego do SCG gerou uma redução do desconforto por calor variando de 69% a 79% e, com a participação do SCS, tem-se a diminuição de 89% a 93% do desconforto nos períodos quentes. Quanto ao consumo de energia elétrica, se comparar o sistema híbrido e a bomba de calor com uma condição de Split e chuveiro elétrico, obtém-se uma economia de 62% a 80%. Verificou-se que o sistema híbrido proposto é uma solução viável para a região estudada ou em climas similares, contribuindo positivamente nas questões termoenergéticas, tornando-se uma alternativa mais aplicável quanto melhor for o desempenho térmico das edificações.

The design and construction of Zero Energy Buildings can help reduce global energy consumption and, consequently, minimize environmental impacts. To design an energy-efficient building it is possible to use computational optimization tools, which will simulate sets of variables to find the best solutions. Faced with a variety of possible solutions, it is important to use a multi-criteria decision-making methodology to order them. The present study aims to determine the most suitable envelope configuration for obtaining residential Zero Energy Buildings in representative climate conditions of Rio Grande do Sul. Thus, the BEopt 2.8 software was used to obtain the optimal cases from the energy consumption and envelope costs point of view for Bioclimatic Zones 1, 2 and 3, in Rio Grande do Sul. Then, photovoltaic systems to balance the electrical energy consumption of each optimal case were determined. From this, the initial costs of the optimal cases were calculated, considering the cost of the envelope, the cost of the photovoltaic system and the other costs for the construction of the building. Furthermore, the adaptive model was used to assess thermal comfort indices of the optimal cases. Finally, four scenarios were considered to evaluate the optimal cases using the ELECTRE III multi-criteria decision-making process. Each scenario considered a different weight for each of the evaluation criteria (air conditioning consumption, initial cost, and thermal comfort index) to determine the best solution. The results show that in all scenarios, the best envelopes for Bioclimatic Zones 1, 2 and 3 have the main facade to the south, ceramic block walls (14 cm) and internal and external mortar (2.5 cm), 2 mm radiant barrier on the roof, percentage of transparent elements of 16% and distribution of these elements of 30% on the front and rear façades and 20% on the side façades. For the ZB1, as black exterior walls, a roof in dark colors, and windows with 3 mm single glazing are also indicated. In ZB2, the results show that pearl-colored walls, white roof, and the application of 3 mm glass characterize the best solution. On ZB3, we recommend pearl-colored walls, white roof, and 6 mm single glazed windows. In addition, it was possible to order the other optimal cases resulting from the optimization, facilitating the choice of the most adequate envelope configuration in face of possible restrictions. Thus, it was possible to verify that the results of the optimization process can be evaluated based on a set of criteria, assisting in decisions regarding the design of a residential Zero Energy Building. O projeto e construção de Edifícios de Energia Zero (Zero Energy Buildings) pode auxiliar na redução do consumo energético mundial e, consequentemente, na minimização de impactos ambientais. Para projetar uma edificação energeticamente eficiente é possível utilizar ferramentas computacionais de otimização, que irão simular conjuntos de variáveis para encontrar as melhores soluções. Diante de uma variedade de possíveis soluções, destaca-se a necessidade de utilizar uma metodologia de decisão multicritério para ordená-las. O presente estudo tem como objetivo determinar a configuração de envoltória mais adequada para a obtenção de edificações residenciais de energia zero em condições climáticas representativas do Rio Grande do Sul. Dessa forma, foi utilizado o software BEopt, versão 2.8, para a obtenção dos casos ótimos do ponto de vista do consumo energético e do custo da envoltória para as Zonas Bioclimáticas 1, 2 e 3, no Rio Grande do Sul. Então, foram determinados os sistemas fotovoltaicos necessários para compensar o consumo de energia elétrica de cada caso ótimo. A partir disso, foram determinados os custos iniciais dos casos ótimos, considerando o custo da envoltória, o custo do sistema fotovoltaico e os demais custos para a construção da edificação, obtidos por orçamentação. Além disso, foram avaliados os índices de conforto térmico adaptativo dos casos ótimos. Por fim, foram considerados quatro cenários para avaliar os casos ótimos a partir do método de decisão multicritério ELECTRE III. Cada cenário considerou um peso diferente para cada um dos critérios de avaliação (consumo de ar-condicionado, custo inicial e índice de conforto térmico), para determinar a melhor solução. Em todos os cenários, verificou-se que as melhores configurações de envoltória para as Zonas Bioclimáticas 1, 2 e 3 apresentam a fachada principal ao Sul, paredes de bloco cerâmico (14 cm) e argamassa interna e externa (2,5 cm), barreira radiante de 2 mm na cobertura, percentual de elementos transparentes de 16% e distribuição desses elementos de 30% nas fachadas frontal e posterior e 20% nas fachadas laterais. Para a ZB1, as paredes externas na cor preta e a cobertura em cores escuras, e as janelas com vidros simples de 3 mm também são indicados. Na ZB2, os resultados mostram que paredes na cor pérola, cobertura branca e a aplicação de vidros simples de 3 mm caracterizam a melhor solução. Na ZB3, recomenda-se paredes na cor pérola, cobertura branca e janelas com vidros simples de 6 mm. Além disso, foi possível ordenar os demais casos ótimos resultantes da otimização, facilitando a escolha da configuração de envoltória mais adequada diante de eventuais restrições. Assim, foi possível verificar que os resultados do processo de otimização podem ser avaliados a partir de um conjunto de critérios, auxiliando em decisões no projeto de uma edificação residencial de energia zero.

Submitted by Simone Maisonave (simonemaisonave@hotmail.com) on 2021-09-24T17:23:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_LUDIMILA_MALLMANN_SCHMALFUSS.pdf: 5147543 bytes, checksum: 1362cbf3b6e4fef198d6d66f1b34fb07 (MD5) Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2021-09-24T23:40:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_LUDIMILA_MALLMANN_SCHMALFUSS.pdf: 5147543 bytes, checksum: 1362cbf3b6e4fef198d6d66f1b34fb07 (MD5) Made available in DSpace on 2021-09-24T23:40:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_LUDIMILA_MALLMANN_SCHMALFUSS.pdf: 5147543 bytes, checksum: 1362cbf3b6e4fef198d6d66f1b34fb07 (MD5) Previous issue date: 2021-03-25 Apesar de diversificada, a matriz energética brasileira possui como principal fonte a hidráulica. Embora seja uma fonte renovável de energia, possui impactos socioambientais, alto custo de transmissão e, por se localizar longe dos centros urbanos, apresenta fragilidade. Considerando que o país possui extensa área territorial com diversificação climática, há potencial para exploração de outras FRE de geração distribuída, entre as quais destaca-se a energia solar, pelas tecnologias fotovoltaicas (FV). Por serem de fácil integração aos edifícios, estes responsáveis por elevado consumo energético, tal combinação é relevante para o futuro sustentável. Nesse contexto, a integração de tecnologias FV em edifícios comerciais mostra-se adequada, já que a predominância da ocupação e o maior consumo de energia ocorrem durante o dia, junto da produção de energia pelos módulos FV. Assim, o objetivo deste trabalho consiste em analisar a viabilidade econômica de um edifício horizontal de escritórios, no extremo sul do Brasil, atingir o balanço energético nulo a partir de diferentes níveis de eficiência energética. A metodologia contou com a simulação computacional, através do software EnergyPlus, e o cálculo de geração de energia FV, com o auxílio do programa Radiasol. Na análise de viabilidade econômica, foram utilizados os métodos de cálculo do Valor Presente Líquido e da Taxa Interna de Retorno, avaliando-se o investimento necessário para cada implantação de sistemas fotovoltaicos (SFV) propostos e os custos evitados com a economia de energia gerada. Os resultados indicaram que o objeto de estudo possui uma classificação “A” em eficiência energética, segundo a INI-C, possibilitando, assim, a identificação dos casos de referência iguais a B, C e D. Os casos A, B e C atingiram o balanço nulo através das tecnologias FV aplicadas na cobertura e em partes opacas das fachadas, enquanto o caso D não conseguiu compensar seu consumo anual através dos SFV, uma vez que não houve área suficiente para aplicação de módulos FV. Os resultados apontaram que quanto maior o nível de eficiência, mais rápido foi alcançado o balanço nulo e o retorno do investimento inicial da implantação dos SFV, observando-se uma variação de até 58,94% sobre o valor mínimo a ser investido. Pelo método TIR, verificou-se que mesmo em cenários menos favoráveis para investimento em SFV, foi obtido valor de 20,22% ao final do período de 25 anos (vida útil dos módulos), valor consideravelmente superior quando comparado à maior taxa de atratividade definida neste estudo (13,20%/ano), percentual de rentabilidade para investimentos bancários de baixo risco. Quanto ao método VPL, o tempo de retorno do investimento para o caso de maior eficiência energética foi de cinco anos e cinco meses, enquanto o de menor eficiência levou até 10 anos e oito meses, correspondente ao aumento de 96,92% entre os extremos. Assim, este estudo demonstrou a importância da relação da eficiência energética com a geração própria de energia para a obtenção de edificações com balanço nulo de energia. The Brazilian energy matrix, despite being diversified, has hydraulics as its main source. Although this is a renewable energy source (RES), it has great socioenvironmental impacts, high transmission costs and is fragile since it is centralized and far from urban centers. Considering that the country has a large territorial area with climatic diversification, there is potential for exploring other RES of distributed generation. From these, solar energy through photovoltaic technologies (PV) stands out. Because they are easy to integrate with buildings and considering that these are responsible for a high energy consumption, such a combination is a relevant factor for a sustainable future. In this context, the integration of PV technologies in commercial buildings has been shown to be adequate, as the predominance of occupation and the highest energy consumption occur during the day, simultaneously with the energy production by the PV modules. Hence, the objective of this work is to analyze the economic viability of a horizontal office building, in the extreme south of Brazil, to achieve zero energy balance through different levels of energy efficiency. For this purpose, the adopted methodology used computational simulation, through the EnergyPlus software, and the calculation of PV energy generation, with the help of the Radiasol program. In the analysis of economic feasibility, the Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR) calculation methods were used, thus evaluating the investment required for each proposed photovoltaic system (PVS) deployment and the avoided costs with economy of generated energy. Results indicated that the object of study is classified A in energy efficiency, according to INI-C, thus enabling the identification of reference cases B, C and D. Cases A, B and C reached the zero energy balance, through PV technologies applied to the roof and the opaque parts of façades, and case D was not able to compensate its annual consumption through the PVS, as there was not enough area for the application of PV modules. Results also revealed that the higher the level of efficiency, the faster the zero energy balance and the return on the initial investment of the PVS implementation were achieved, observing a variation of up to 58.94% over the minimum amount to be invested. It was also verified, through the IRR method, that even in less favorable scenarios for investment with PVS, a value of 20.22% was obtained at the end of the 25-year period (useful life of the PV modules), a value considerably higher when compared to the highest rate of attractiveness defined in this study (13.20%/year), percentage of profitability for lowrisk banking investments. As for the PVS method, the payback period for the case of greater energy efficiency was 5 years and 5 months, while the case of lower efficiency took up to 10 years and 8 months, corresponding to an increase of 96.92% between the extremes. This study demonstrated the importance of the relationship between energy efficiency and self-energy generation to obtain buildings with a zero energy balance.

Submitted by Simone Maisonave (simonemaisonave@hotmail.com) on 2021-05-13T23:52:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_JULIANA_NEUMANN_SEIXAS.pdf: 1625106 bytes, checksum: 5d9bb8a2554209b7dba0cf897b3741dc (MD5) Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2021-05-18T16:54:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_JULIANA_NEUMANN_SEIXAS.pdf: 1625106 bytes, checksum: 5d9bb8a2554209b7dba0cf897b3741dc (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Made available in DSpace on 2021-05-18T16:54:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_JULIANA_NEUMANN_SEIXAS.pdf: 1625106 bytes, checksum: 5d9bb8a2554209b7dba0cf897b3741dc (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2020-12-15 Em decorrência dos gastos energéticos mundiais, e o consumo elevado das edificações residenciais, é cada vez maior a procura pela eficiência energética neste setor. O desenvolvimento sustentável, que ocorre também através da redução do consumo, pode ser aprimorado através de novas tecnologias e ferramentas que auxiliem no controle de consumo e conforto destas edificações. Neste sentido, o presente trabalho buscou a avaliação, por meio de simulação computacional, do desempenho de uma espuma vítrea comercial quando aplicada em uma habitação de interesse social, com objetivo de melhorar a eficiência das edificações, através do aumento do conforto térmico e redução do gasto de energia das mesmas. Para tal, foi definida e tipologia e geometria do objeto base de estudo, a modelagem e configurações do caso base e dos casos otimizados com ventilação natural e condicionamento artificial, utilizando espessuras de isolamento térmico na cobertura de 2,3 cm, 1 cm e 0,5 cm, além de espessuras para as paredes de 2,5 cm, 1,5 cm e 0,5 cm. Ainda, foram realizadas outras 9 combinações entre paredes e coberturas, a fim de verificar quais configurações seriam mais eficientes. Foi possível comprovar que a otimização C1P1, a qual apresenta maiores espessuras de isolamento tanto na cobertura quanto nas paredes, obteve os melhores resultados quando utilizada a ventilação natural, para a zona bioclimática 1, caracterizada como uma zona mais fria e onde há as maiores diferenças nos percentuais de conforto. Ainda, para os casos condicionados artificialmente, apesar dos menores gastos de energia apareceram na zona bioclimática 3, o isolante também se comportou melhor na zona bioclimática 1, onde, por sua vez, reduziu significativamente os consumos de energia. As a result of global energy expenditure, and the high consumption of residential buildings, the demand for energy efficiency in this sector is increasing. Sustainable development, which also occurs through the reduction of consumption, can be improved through new technologies and tools that assist in the control of consumption and comfort of these buildings. In this sense, the present work sought to evaluate, through computer simulation, the performance of a commercial glassy foam, when applied in a social housing, with the objective of improving the efficiency of buildings, by increasing thermal comfort and reducing the energy expenditure. For this purpose, the typology and geometry of the base object of study was defined, the modeling and configurations of the base case and the optimized cases with natural ventilation and artificial conditioning, using thermal insulation thicknesses of 2.3 cm, 1 cm and 0 , 5 cm, plus wall thicknesses of 2.5 cm, 1.5 cm and 0.5 cm. Still, 9 other combinations were made between walls and roofs, in order to verify which configurations would be more efficient. It was possible to prove that the C1P1 optimization, which has greater insulation thickness both on the roof and on the walls, obtained the best results when using natural ventilation, for the bioclimatic zone 1, characterized as a colder zone and where there are the greatest differences comfort percentages. Still, for the artificially conditioned cases, despite the lower energy expenditures, they appeared in the bioclimatic zone 3, the insulator also performed better in the bioclimatic zone 1, where, in turn, significantly reduced energy consumption.