Mensuração da Eficiência Energética da Envoltória do

Mensuração da Eficiência Energética da Envoltória do Edifício da Faculdade de Estudos Sociais Aplicados FA/UNB: Utilização do Método Prescritivo e da Plataforma BIM
Dezembro/2013
Mensuração da Eficiência Energética da Envoltória do Edifício da
Faculdade de Estudos Sociais Aplicados - FA/UNB:
Utilização do Método Prescritivo e da Plataforma BIM
Luma Cordeiro Costa – [email protected]
Curso de pós-graduação lato sensu em Iluminação e Design de Interiores
Instituto de Pós-Graduação - IPOG
Brasília, DF, 3 de outubro de 2012
Resumo
Esse artigo demonstra o potencial da tecnologia BIM na obtenção de dados necessários para a
classificação do nível de eficiência energética da envoltória da Faculdade de Estudos Sociais
Aplicados – FA no Campus Darcy Ribeiro da UnB em Brasília-DF, pelo método prescritivo. A
utilização da ferramenta BIM, Revit 2013 visa à otimização da etiquetagem, onde as
informações necessárias são exportadas para um banco de dados, e posteriormente inseridas no
programa webprescritivo do Labeee, que indica o nível de eficiência energética da envoltória.
Os resultados demonstram que a utilização da tecnologia BIM reduz o tempo e pode ser
facilmente integrado no processo projetual. A avaliação do nível de eficiência energética da
edificação não é conclusiva, já que a etiqueta “C”, determinada pelo método prescritivo
questiona a morfologia da envoltória do edifício e, principalmente, a interpretação do
regulamento RTQ-C quanto às exceções em que se encaixam o edifício, necessitando da
continuidade da pesquisa por meio de outros métodos de comparação e simulação.
Palavras-chave: Tecnologia BIM. Eficiência Energética. Etiquetagem. Envoltória. Método
Prescritivo.
1. Introdução
Os aspectos relacionados ao conforto ambiental condicionam a eficiência energética de um
edifício, contribuindo para o bom aproveitamento de recursos naturais e reduzindo desperdícios.
O aproveitamento de recursos naturais ilimitados, como a luz natural, se tornará cada vez mais
um pré-requisito para a implantação das edificações, garantindo maior conforto e eficiência
energética. (LAMBERTS, 2004)
Amorim (2007) descreve o papel da luz natural como critério de projeto para maior conforto
ambiental e eficiência energética utilizando o diagrama morfológico em projetos exemplares,
incluindo o edifício da Faculdade de Estudos Sociais Aplicados (FA), objeto de estudo do
presente trabalho. A avaliação da FA, evidenciou pontos positivos e também pontos passíveis de
serem otimizados, por meio do preenchimento do Diagrama. O edifício da FA proporciona bom
aproveitamento da luz natural devido a sua morfologia, que contempla um pátio interno e o
sobreamento das fachadas ocorre de maneira distinta em cada orientação.
A avaliação do nível de eficiência energética da envoltória da FA ocorrerá pelo método
prescritivo, estabelecida pelo Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência
ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - 6ª Edição nº 006 Vol.01/2013 –dezembro/2013
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Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C) e seus documentos
complementares. Segundo o Comitê Gestor de Indicadores e Níveis de Eficiência Energética
(2009) a etiquetagem de edificações será obrigatória nos próximos anos, visando o cumprindo
das atribuições prescritas na Lei 10.295/01 e contribuindo para que as edificações brasileiras
tornem-se energeticamente mais eficientes, mais confortáveis e mais sustentáveis.
A escolha do edifício foi motivada pelo estudo realizado por Amorim (2007) sobre o
aproveitamento da luz natural e eficiência energética do edifício da FA. A análise demonstrou a
influencia de suas características morfológicas na eficiência energética por meio do
preenchimento do Diagrama Morfológico e simulação computacional. A etiquetagem
apresentada neste trabalho considera a envoltória do edifício, considerando o diagrama
morfológico de AMORIM (2007).
A eficiência energética de um edifício é influenciada, principalmente, pelo invólucro da
edificação, já que grande parte das variáveis utilizadas para o cálculo está relacionada à
envoltória da edificação. A influência do desempenho energético possui relação direta com a
envoltória, já que as trocas de energia entre o exterior e o interior e o aproveitamento da
iluminação natural acontecem através da mesma. (Signor et al. 2001) A análise da FA
proporcionará a verificação da morfologia da edificação sem a presença de aspectos externos que
influenciariam no aproveitamento da iluminação natural, além da correlação com a análise
realizada por Amorim (2007).
A utilização de tecnologia BIM visa à otimização do processo de coleta de dados, além de
proporcionar o desenvolvimento e a continuidade da pesquisa devido à disponibilização do
arquivo do edifício, modelado com a ferramenta Revit 2013, ao acervo da Universidade de
Brasília. Além de permitir futuras análises ao edifício por diversos métodos, a ferramenta BIM
permite exportar dados para programas que os interpretam, acelerando o processo pelo método
prescritivo. (OLIVEIRA et al. 2011)
Os resultados obtidos pelo programa webprescritivo, disponível no site do Labeee, podem
reforçar, ou não, a influência das características morfológicas na eficiência energética da
edificação. Além da avaliação dos métodos e ferramentas utilizados será possível desenvolver ou
utilizar-se de outros métodos de análise em pesquisas futuras.
1.1. Conforto Ambiental e a Eficiência Energética
A arquitetura exerce influência na percepção, na execução de atividades, nas relações humanas e,
principalmente no conforto ambiental. O conforto ambiental influencia, não apenas em aspectos
relacionadas à visão e percepção, mas o que diz respeito aos processos fisiológicos, devido à
variação da luz natural ao longo do dia. Um ambiente preenchido por luz natural estimula não
apenas nossa percepção com relação à eficiência funcional, mas às nossas necessidades
biológicas. Nossa saúde, mental e física, é influenciada pela temperatura de cor proporcionada
pelas variações da luz. (MARTAU, 2009, p. 02)
Segundo FERNANDES (2010) os padrões mínimos de conforto ambiental incluem o conforto
térmico, luminoso e acústico e, condicionam a qualidade ambiental do edifício, com conceitos e
índices que se manifestam cada vez mais em normas e legislações, entretanto, necessitam ainda
do conhecimento de quais condições devem ser atingidas para o alcance deste conforto. Os
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aspectos relacionados ao conforto ambiental são condicionados pela morfologia de um edifício,
que deve favorecer o aproveitamento da luz natural, reduzindo o consumo energético e
considerando os aspectos de maior impacto para a eficiência energética do mesmo.
Amorim (2007) descreve a utilização do diagrama morfológico para a análise de projetos
existentes ou como instrumento de projeto, compilando dados de uma visão de maior escala,
como o espaço urbano, até uma visão de menor escala, considerando o edifício e seu ambiente. O
desempenho energético é condicionado por aspectos ambientais e ocorre por meio da forma e
implantação da edificação. Um edifício com ambientes muito profundos reduz o aproveitamento
da iluminação natural no caso de edificações térreas e, no caso de edifícios com pátio interno, o
aproveitamento da luz natural ocorrem de maneira mais eficiente nos ambientes devido ao átrio.
A arquitetura contemporânea se depara com uma exigência que a insere em um importante papel
em busca da sustentabilidade, sua eficiência energética. Sua responsabilidade deve estar pautada
na busca de parâmetros relacionados com sua capacidade de responder as demandas, mantendo o
equilíbrio não apenas com o meio em que está inserida, mas ser coerente a uma visão sistêmica e
global referente à utilização consciente dos recursos naturais e equilíbrio do meio ambiente.
(Lamberts et al. 2007)
A disseminação dos conceitos sobre a utilização adequada dos recursos naturais foi motivada por
discussões no âmbito mundial de resolução de problemas que estruturavam o Relatório de
Brundtland em 1987, um incentivo para que a conscientização ambiental e ecológica entrasse
definitivamente na agenda dos cinco continentes foi iniciada com a Conferência das Nações
Unidas para o Meio Ambiente e Desenvolvimento, conhecida como Eco-92.
A aprovação da Lei 4.771/65, que modernizou o Código Florestal brasileiro, e da Lei
6.938/81 – que, ao instituir a Política Nacional do Meio Ambiente, criou o Sistema
Nacional do Meio Ambiente (Sisnama) e o Conselho Nacional do Meio Ambiente –,
foram marcos históricos desse processo, que ganhou força a partir da aprovação da
Constituição Federal de 1988 e da adesão do Brasil aos acordos aprovados na
Conferência da ONU sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, a Rio-92. (LIMA et al.,
2012)
A primeira iniciativa para promover a eficiência energética no Brasil foi motivada durante o
período entre 2001 e 2002, onde o Governo Federal teve que se organizar para reduzir 20% do
consumo em energia do país, devido a “Crise do Apagão” gerada pela junção da falta de
investimento em gestões anteriores e ausência de chuvas. A criação do plano de racionamento
tinha o objetivo de reduzir o consumo imediatamente, apagando cidades brasileiras por algumas
horas diárias, além de reeducar a população criando novos hábitos de consumo.
O DECRETO Nº 4.059, DE 19 DE DEZEMBRO DE 2001 regulamenta a Lei no 10.295/2001 e
dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia, e dá outras
providências, estabelecendo os níveis máximos de consumo de energia, ou mínimos de eficiência
energética, de máquinas e aparelhos, bem como as edificações, estabelecidos com base em
indicadores técnicos e regulamentação específica. O Comitê Gestor de Indicadores e Níveis de
Eficiência Energética – CGIEE, instituído pelo decreto, além de elaborar planos de trabalho,
estabelecer o Programa de Metas, acompanhar e avaliar a regulamentação e fiscalização deve
deliberar sobre as proposições do Grupo Técnico para Eficientização de Energia em Edificações.
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Segundo NOGUEIRA et. al. (2010) o consumo geral de energia do conjunto que inclui
edificações residenciais, comerciais e públicas é responsável por aproximadamente 44,7% do
consumo de energia elétrica no Brasil. (Figura 1) O consumo de energia em edificações advém,
principalmente, da iluminação artificial e da climatização de ambientes, mas a valorização do
uso racional da energia pode ocorrer por meio de uma arquitetura bioclimática que opte por
tecnologias construtivas e morfologia que privilegiem a redução de gastos.
O percentual de consumo de energia das edificações residenciais, comerciais e públicas se
aproxima do setor da indústria alertando sobre a obrigatoriedade da redução do consumo devido
às medidas disponíveis na área da construção civil. (Figura 1)
Figura 1 - Consumo de Eletricidade por Setor
Fonte: Balanço Energético Anual (BEM) - Ministério de Minas e Energia 2007
O processo de etiquetagem de edificações no Brasil ocorre de forma distinta para edifícios
residenciais e para edifícios comerciais, de serviços e públicos, definindo a classificação do nível
de eficiência energética dos mesmos. O regulamento que determina a classificação do nível de
eficiência energética em edificações comerciais, de serviço e públicas foi publicada em 2009 e
revisada em 2010, ano em que também foi publicada a norma para classificação dos edifícios
residenciais.1
O Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de Edifícios
Comerciais, de Serviços e Público (RTQ-C), criado por meio de um convênio entre o Procel
Edifica/Eletrobras e o Laboratório de Eficiência Energética em Edificações - LabEEE, da
Universidade Federal de Santa Catarina, tem o objetivo de garantir um edifício de qualidade e
com maiores níveis de eficiência, permitindo a classificação de edifícios em três sistemas:
Envoltória, Iluminação e Condicionamento de Ar, incluindo as bonificações para os sistemas de
energia solar para aquecimento de água, uso racional de água, cogeração, dentre outros.
A análise da eficiência energética da envoltória pode ocorrer pelo método prescritivo, com o
Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais,
de Serviços e Públicos (RTQ-C), ou por simulação computacional, método mais completo para
qualquer análise do desempenho térmico e/ou energético do edifício.
1
Disponível em http://www.procelinfo.com.br, no dia 10 de setembro de 2012.
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Figura 2 - Modelo da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE) para edificações.
Fonte: Regulamento Técnico da Qualidade (RTQ-C)
A etiquetagem dos níveis de eficiência pode ocorrer de maneira completa ou parcial, um ou mais
sistemas individuais, onde a edificação pode possuir um desses níveis ou o nível geral da
edificação. A etiquetagem parcial e a completa alteram seu nível de eficiência através do
cumprimento de pré-requisitos obrigatórios e por bonificação na pontuação, visando incentivar o
uso de energia solar para aquecimento de água, uso racional de água, cogeração, dentre outros.
Segundo OLIVEIR et al.2011 a classificação do desempenho energético da envoltória, definida
pela norma, determina o Indicador de Consumo da Envoltória, associando-o a outras variáveis
arquitetônicas que produzem impacto sobre o consumo energético da edificação. A intensidade
relacionada à forma do edifício e a sua localização geográfica é definida a partir do Zoneamento
Bioclimático Brasileiro (RTQ-C, 2010). Os parâmetros para edificações de todas as zonas
bioclimáticas são:











Área de projeção do edifício (Ape) - m²
Área total de piso (Atot) - m²
Área da envoltória (Aenv) - m²
Área de projeção da cobertura (Apcob) - m²
Volume da edificação (Vtot) - m³
Fator de forma (FF) - Área da envoltória / Volume total
Fator de altura (FA) - Área de projeção da cobertura / Área total de piso
Ângulo vertical de sombreamento (AVS) - Graus
Ângulo horizontal de sombreamento (AHS) - Graus
Porcentual de abertura total das fachadas (PAFT)
Fator solar de elementos transparentes /translúcidos (FS)
Segundo Signor et al.(2001) a avaliação da envoltória se apresenta na maioria das análises sobre
eficiência energética de edificações e grande parte das variáveis utilizadas nas equações são
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relacionadas à envoltória da edificação. Em qualquer edificação, as trocas de energia entre o
exterior e o interior acontecem através da envoltória do edifício, constituída por paredes, pisos e
coberturas em contato direto com o ambiente externo.
As principais variáveis da envoltória do edifício que influenciam no gasto energético estão
relacionadas à forma, implantação, aberturas, proteções solares, os materiais, etc. Estas variáveis,
por sua vez, irão impactar no conforto ambiental do edifício, considerando conforto térmico,
luminoso e sonoro. Devem, portanto, ser trabalhadas de forma a otimizar tanto o desempenho
energético quanto o conforto ambiental do edifício.” (FERNANDES, 2010)
O conceito de eficiência energética envolve muitas variáveis de um edifício, principalmente
relacionadas à sua envoltória, mas a orientação e implantação do projeto arquitetônico podem ser
limitadas por diversos fatores, o ideal e que sejam considerados de maneira a registrar as
condições e aspectos da edificação para a avaliação da eficiência energética pelo método
escolhido. (Lamberts et al. 2007)
A classificação será obrigatória nos próximos anos, mas a metodologia de elaboração de projetos
atuais não considera a coleta destes dados para a etiquetagem dos edifícios, gerando a
necessidade de reorganização dos elementos do projeto de acordo com da ferramenta utilizada
para elaboração do mesmo. No caso do sistema mais utilizado atualmente para elaboração de
projetos2, as camadas do desenho devem ser criadas em função da coleta de dados, demandando
mais tempo, já que os quantitativos dos projetos ocorrem manualmente e não consideram os
parâmetros da etiquetagem. Mesmo a ferramenta BIM necessita da organização de alguns
elementos do projeto baseada em grupos de “famílias” de elementos pré-configurados
renomeados em função da etiquetagem.
1.2. Tecnologia BIM
A tecnologia BIM vem sendo desenvolvida com o objetivo de atender as demandas na
elaboração, gerenciamento e autenticação de projetos de arquitetura e engenharias de construção,
proporcionando maior controle ao ciclo de implantação, execução, ocupação e manutenção. A
integração dos dados e elementos do projeto permite mensurar outros indicadores
imprescindíveis para o controle da execução, como custo, tempo e quantitativo, tornando-se
ferramenta insubstituível em um curto período. (OLIVEIRA et al. 2011) “Através de processos
integrados, é possível a tomada de decisões nas fases inicias de projeto de edificações que a
maximizam possíveis impactos positivos e a minimizam o custo de mudanças.” (OLIVEIRA et
al. apud AIA-CC, 2011)
O Revit Arquitectural versão 2013 é um software especializado em modelagem tridimensional
com tecnologia BIM, possibilitando a integração entre os elementos dentro de um mesmo projeto
e sua compatibilização e atualização automática, devido à parametrização do programa. A
integração proporciona agilidade e precisão da coleta de dados, fornecendo áreas, volumes e
quantidades automaticamente e, onde os dados estão integrados, permitindo a atualização
imediata das informações dos dados e vistas do projeto.
2
Sistema CAD, Computer Aided Design.
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A tecnologia Revit é uma plataforma da Autodesk que usa tecnologia BIM (Building
Information Modelin)... permite que um único banco de dados central possua todas as
informações pertinentes ao projeto: desenhos, pespectivas, imagens e até dados sobre
dimensões, áreas, volumes e quantidades (JUSTI, Alexander; 2009)
A utilização de tecnologia BIM para desenvolvimento de projetos proporciona uma visão
tridimensional da obra permitindo melhor visualização e resolução de problemas que talvez
surgissem apenas na fase de execução, além de permitir uma análise sistêmica com banco de
dados e elementos totalmente integrados. O gerenciamento das etapas de projeto ocorre de
maneira mais dinâmica e multidimensional de todo o ciclo de vida do ambiente construído. A
visualização tridimensional permite uma maior percepção do espaço, facilitando a comunicação.
O BIM influencia dramaticamente na construção. O sistema permite que a arquitetura
seja integrada à engenharia, inclusive a sustentável. Um desenho 3D ajuda o arquiteto a
ser o artista que deseja. E não é apenas no design, mas também no processo de execução
e como juntar todas as partes do projeto. (FRANK, 2008)
A tecnologia BIM não apresenta apenas as características visuais da edificação, mas permite a
representação das características físicas, funcionais e a simulação do comportamento real da
mesma. Além da elaboração de projetos arquitetônicos, estruturais e técnicos é possível realizar
simulações, incluindo o desempenho energético, sem a necessidade de inserção de informações
adicionais entre as etapas, como a simulação térmica, onde a morfologia e características dos
materiais pode otimizar a eficiência térmica da edificação sem a necessidade de refazer a
edificação, apenas com a importação de arquivos para o projeto.
A contribuição do BIM à etiquetagem pode ocorrer em vários níveis. É possível
desenvolver recursos em Excel ou Access que interpretam os quantitativos gerados pela
ferramenta BIM a fim de acelerar o processo de etiquetagem pelo método prescritivo.
(OLIVEIRA et al. 2011)
O Revit é uma plataforma bem diferente da plataforma do AutoCAD 2D, muito utilizada para
coleta de dados do método prescritivo para a etiquetagem e, onde os usuários se utilizam de suas
ferramentas para desenhar projetos, ou seja, qualquer alteração no projeto precisa ser replicada
em todos os outros desenhos. Na tecnologia BIM as informação estão associadas ao todo,
integrando e modelando em três dimensões e disponibilizando um banco de informações, onde
qualquer alteração processa-se de forma dinâmica, atualizando todo o modelo gráfico
automaticamente.
A análise do nível de eficiência energética do projeto desenvolvido pela plataforma BIM pode
ocorrer por meio do plug-in Building-Energy-Performance que classifica automaticamente esse
nível após a modelagem da edificação, além de gerar arquivos automaticamente, A análise de
eficiência energética realizada pela ferramenta BIM se desenvolve de maneira dinâmica, mas
apesar da evolução rápida o potencial não é totalmente explorados. A partir da modelagem da
edificação em BIM, a etiquetagem é gerada, sendo possível gerar relatórios em Microsoft Word
automaticamente, conforme figura 3.
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Figura 3 - Processo de etiquetagem por meio do plugin "Building Energy Performance”.
Fonte: (TOOLS4REVIT, 2005). Fonte: http://www.tools4revit.com/Sustainable-Design/Building-Energy-Performance.html
As exigências quanto ao controle de todos os aspectos da edificação aumentaram com a
necessidade de cumprir os padrões mínimos de conforto ambiental, que incluem o conforto
térmico, luminoso e acústico, condicionando a eficiência energética da edificação. A ferramenta
BIM está sempre em processo de evolução para cumprir essas exigências, permitindo a alteração
das características de todos os elementos da edificação por meio do seu quadro de propriedades.
2. Estudo de Caso
O objeto de estudo é o edifício da Faculdade de Estudos Sociais Aplicados (FA) foi inaugurado
no dia 22 de abril de 19823 e localiza-se no Campus Darcy Ribeiro da UnB (Universidade de
Brasília) – Asa Norte em Brasília/DF. Abriga atualmente os Departamentos de Direito, Relações
Internacionais e Ciência Política da Universidade de Brasília (UnB).
3
Disponível em www.ipol.unb.br no dia 17 de agosto de 2012.
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FA
ICC
VIA L 3 NORTE
Figura 4 – Localização do Edifício da Faculdade de Estudos Sociais Aplicados (FA)
Fonte: Google Earth Adaptado
O projeto arquitetônico é de autoria dos arquitetos Matheus Gorovitz e Maurício Azeredo e o
projeto estrutural é de autoria dos engenheiros Lucílio A. Vitorinio e Ernesto G. Walter. As
pranchas do projeto original foram fornecidas pelo Centro de Planejamento Oscar Niemeyer –
CEPLAN/UnB em agosto de 2012. O projeto feito à mão foi transferido por meio do software
Revit Architectural 2013 para um modelo tridimensional e com tecnologia BIM (Building
Information Modelin) para a realização do presente estudo. O projeto será disponibilizado para o
autor e para a Universidade de Brasília no formato disponível pelo programa na versão 2013,
compondo o acervo de projetos digitalizados do edifício.
Constituído em forma de "U", cujas extremidades são unidas por uma passarela metálica.
Apresenta dois pavimentos mais o subsolo semienterrado, que permite permeabilidade no acesso
do jardim interno da edificação e a área externa da fachada leste, totalizando uma área construída
de aproximadamente 7.519 m². O edifício apresenta estrutura em concreto armado aparente e
vedações em bloco cerâmico aparente. O desenvolvimento do projeto em módulos é uma
característica da arquitetura modernista e auxiliou na execução do mesmo.
Figura 5 – Vista do edifício no Revit 2013
Fonte: Arquivo da autora
“O
projeto original contempla de maneira exemplar o uso da luz natural, utilizando um pátio
interno e fachadas com tratamento diferenciado para controle solar, segundo sua orientação.”
(AMORIM 2007) O tratamento diferenciado das fachadas com lajes de avanço e brises em
concreto aparente exercendo funções de controle da luz natural e ventilação da edificação,
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contribuindo para o conforto térmico da edificação. Possui um pátio interno rebaixado devido à
topografia do local, permitindo o acesso ao subsolo, possui um espelho d’água e densa vegetação
que se estende em torno de toda a edificação.
2.1. Dados Coletados
A etiquetagem da envoltória do edifício foi obtida pelo método prescritivo estabelecido pelo
Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais,
de Serviços e Públicos (RTQ-C; BRASIL, 2009), demonstrando os aspectos da coleta de dados
pela plataforma BIM.
A Análise da envoltória pelo método se utiliza de fórmulas e equações para determinação das
médias, pré-estabelecendo os parâmetros para coleta de dados descritos das características da
edificação. A obtenção dos dados dimensionais do edifício e sua inserção no site webprescritivo4
resultaram no cálculo da eficiência energética da envoltória.
Para a etiquetagem da envoltória pelo método prescritivo é necessário todo o projeto de
arquitetura, contendo: Planta de localização, com indicação do norte geográfico; Plantas
baixas de todos os pavimentos; Planta de cobertura; Cortes, Fachadas; Quadro de
esquadrias e Memorial descritivo e de especificações do projeto arquitetônico.
(FERNANDES, 2010).
O edifício foi subdividido em blocos, devido às características de permeabilidade de acesso em
sua totalidade. A subdivisão auxilia na coleta de dados, onde cada bloco é considerado como
uma edificação independente que será conectada posteriormente para obtenção dos dados.
(Figuras 6,7 e 8)
O auditório foi desconsiderado do cálculo da etiquetágem da envoltória por ser um volume
totalmente fechado e isolado do conjunto volumétrico da edificação. A insersão dos dados
referentes ao auditório no cálculo poderia influenciar negativamente ou favoravelmente de modo
a alterar a etiqueta do edifício, sendo que se trata de edificação totalmente independente.
Auditório
Auditório
Figura 6–Blocos 1º Pavimento
Fonte: Arquivo da autora
Figura 7- Blocos Térreo
Fonte: Arquivo da autora
4
Figura 8- Bloco Subsolo
Fonte: Arquivo da autora
Ferramenta de avaliação disponível: http://www.labeee.ufsc.br/eletrobras/etiquetagem/webprescritivo
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O cálculo da Área de Projeção do Edifício (Ape), definido pelo Manual RTQ-C, é a área de
projeção média dos pavimentos e foi obtido pelo Revit 2013 a partir da tabela de cálculo de
superfícies. A projeção do edifício pode ser desenhada com a ferramenta Floor Architectural,
onde a criação da laje deve possuir nomenclatura necessária para sua identificação na tabela de
quantitativos gerada pelo software, onde o valor total da é a média dos pavimentos excluindo o
subsolo, resultando no valor de 1.202,50 m², conforme figuras abaixo:
Figura 9 – Projeção 1º Pav.
Área= 1.325,00 m²
Fonte: Arquivo da autora
Figura 10 – ProjeçãoTérreo
Área= 1.080,00 m²
Fonte: Arquivo da autora
Figura 11 – Projeção Subsolo
Área= 50,00 m²
Fonte: Arquivo da autora
No caso do edifício em análise, a área de projeção da edificação deve considerar a área da linha
externa das paredes, conforme definição do RTQ-C. A área de projeção do edifício (Ape) é igual
à área de projeção da cobertura em edifícios de formato uniforme, mas no caso de edificação
irregular a área de projeção deve ser uma média dos pavimentos.
A área de projeção da cobertura (Apcob) consiste na projeção horizontal da cobertura e é
utilizado para o cálculo do Fator Altura. A cobertura da edificação se estende pelos blocos, mas
o cálculo considera a área da cobertura que realiza troca térmica entre o meio interno e externo,
logo a cobertura dos corredores externos aos blocos não entram no cálculo, o valor encontrado
foi de 2.455,00 m². (Figura 12)
Figura 12 – Projeção da Cobertura
Fonte: Arquivo da autora
O volume total da edificação (Vtot) é “delimitado pelos fechamentos externos do edifício
(fachadas e cobertura), com exceção de pátios internos descobertos.” (RTQ-C). O valor
encontrado foi 7.659,60 m³, o qual é produto da área do pavimento pela altura, excluindo a
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platibanda. A área total de piso (Atot) foi obtida da mesma maneira que a área de projeção da
edificação, no entanto, é decorrente da somatória do piso de cada pavimento, que é de 2.455,00
m², conforme figura abaixo:
Figura 13 – Projeção 1º Pav.
Área= 1.325,00 m²
Fonte: Arquivo da autora
Figura 14 – ProjeçãoTérreo
Área= 1.080,00 m²
Fonte: Arquivo da autora
Figura 15 – Projeção Subsolo
Área= 50,00 m²
Fonte: Arquivo da autora
A envoltória é considerada no RTQ-C, como os planos externos da edificação, incluindo
fachadas, empenas, cobertura, brises, marquises, aberturas, assim como quaisquer elementos que
os compõem. O piso pode ser considerado parte da envoltória quando está em contato com o
meio exterior. O contato com o piso não é computado na área da envoltória. A área da envoltória
é de 5.814,62 m² e foi calculada por blocos, onde o produto do perímetro com o do pé-direito foi
adicionando a área da cobertura.
A definição da orientação das fachadas é importante para o cálculo da eficiência energética da
edificação, segundo o esta determinação é feita através da implantação de um edifício dentro de
um quadrante definido da seguinte forma:
I. De 0 a 45,0° e de 315,1° a 360,0° a orientação geográfica é Norte;
II. De 45,10° a 135,0° , a orientação geográfica é Leste;
III. De 135,10° a 225,0° , a orientação geográfica é Sul;
IV. De 225,10° a 315,0° , a orientação geográfica é Oeste;
A Figura 16 apresenta o edifício posicionado na rosa dos ventos com os quadrantes. Convém
realçar que o regulamento indica expressamente o uso do norte geográfico e não do norte
magnético.
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Figura 16 – Orientação das Fachadas
Fonte: Rosa dos ventos RTQ-C adaptado pela autora
O cálculo das Fachadas ocorreu pelo software Revit 2013 e, para a realização deste quantitativo,
todos os materiais devem possuir tipologia contendo a orientação da fachada na nomenclatura,
possibilitando sua identificação da área de vidro na tabela de quantitativos. A fachada
considerada para o cálculo inclui aberturas ou vãos, no caso dos vãos o cálculo é manual, já que
não há como ser reconhecido como objeto. Os dados coletados estão expostos nas imagens a
seguir:
Figura 17 – Área Total da Fachada Norte = 397,58 m² - Percentual de Vidro na Fachada = 14,84%
Fonte: Arquivo da autora
Figura 18 - Área Total da Fachada Sul = 465,60 m² - Percentual de Vidro na Fachada = 42,96 %
Fonte: Arquivo da autora
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Figura 19 - Área Total da Fachada Leste = 913,55 m² - Percentual de Vidro na Fachada = 50,68 %
Fonte: Arquivo da autora
Figura 20 - Área Total da Fachada Oeste = 918,00 m² - Percentual de Vidro na Fachada = 33,01 %
Fonte: Arquivo da autora
A modulação dos perfis das aberturas facilitou o cálculo do percentual de vidro na fachada,
apesar da ferramenta BIM fornecer o percentual de toda a edificação, mas para que seja
calculado por fachada é necessário à padronização da nomenclatura das aberturas na fase de
modelagem, assim como dos fechamentos. Segue abaixo a tabela:
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Tabela 1: Cálculo das Fachadas
Fonte: Arquivo da autora
O cálculo do sombreamento se faz necessário em decorrência da influência que a proteção exerce
em relação ao edifício, já que as mesmas podem ser determinantes no cálculo do desempenho
energético do mesmo. Os conceitos do sistema de sombreamento são definidos pelo Manual do
RTQ-C e consideram dois planos da abertura, o horizontal, onde o ângulo de sombreamento é
dimensionando em planta e o vertical, onde o ângulo de sombreamento é dimensionado em
corte. (Figura 21)
Figura 21 – Janela Pele de Vidro-3, em Planta e em Corte. Fachada Oeste.
Fonte: Arquivo da autora
O AHS é o ângulo horizontal de sombreamento e é definido pelo manual de maneira a ser
coletado considerando o ângulo formado entre dois planos verticais, onde o primeiro plano é o
que contém a base da pele de vidro ou material translúcido e, o segundo plano é formado pela
extremidade mais distante da proteção solar vertical e a extremidade oposta da base da folha de
vidro.(Figura 22)
Figura 22 – Ângulo de Sombreamento Horizontal
Fonte: Arquivo Pessoal
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O ângulo horizontal de sombreamento, quando não há brise, deve ser coletado considerando a
forma da edificação, verificando se algum plano da edificação que exerce influência no
sombreamento da abertura. A figura apresentada a seguir expõe a disposição do primeiro plano
na base da abertura e o segundo na extremidade da edificação.
Figura 23 – Ângulo de sombreamento horizontal da abertura.
Fonte: Arquivo Pessoal
A norma simplifica os ângulos de abertura para realização do cálculo da média ponderada do
AVS pela área, mas o Revit permite a coleta dos dados separando cada abertura por nome,
pavimento, orientação e área. O valor dos ângulos é o resultado da ponderação de todos os
ângulos pela área de cada abertura (Tabela 2), tanto para ângulos horizontais, quanto para
ângulos verticais.
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Figura 24 – Cálculo do AVS (33,38°) e do AHS (49,41°) de cada abertura em relação a área total de aberturas.
Fonte: Arquivo Pessoal
Os dados devem ser coletados com muita cautela, criteriosamente e organizandos de maneira
eficiente. A memória de cálculo realizada partiu dos parâmetros da coleta de dados
convencional, geralmente realizada por arquivos em CAD, mas foi possível demonstrar a
facilidade e o nível de detalhamento que a ferramenta BIM pode proporcionar no caso da
utilização do método prescritivo. A memória de cálculo se encontra no apêndice e apresenta
detalhes de cada dado coletado para que os resultados possam ser revisados.
A coleta de dados é a etapa mais trabalhosa e que deve ser feita com muito critério e cautela, mas
com a utilização do Revit o cálculo de área de qualquer superfície pode ser realizado pela opção
Schedules – Schedule/Quantities (Tabelas/Quantitativos), com a criação de uma nova tabela é
possível definir a categoria da tabela e o nome, agilizando o processo com a precisão necessária.
Após a coleta os dados foram reunidos na tabela a seguir:
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Tabela 1 – Dados Coletados
Fonte: A Autora (2012)
O Laboratório de Eficiência Energética em Edificações criou o projeto S3E, um simulador de
eficiência energética de edificações que auxilia no processo obtenção da Etiqueta Nacional de
Conservação de Energia (ENCEs) com o objetivo de automatizar os procedimentos de avaliação
da edificação conforme o RTQ-C.5 Então os dados apresentados são inseridos no Webprescritivo
para obtenção do nível de eficiência energética da edificação.
Os dados coletados foram organizados por meio de tabelas e da memória de cálculo para
inserção no webprescritivo, programa elaborado pelo Labeee e responsável por automatizar os
procedimentos de avaliação da edificação conforme o RTQ-C. O nível de eficiência energética
da envoltória foi definido como “C”.
O preenchimento do webprescritivo desconsiderou os pré-requisitos, utilizados para o cálculo do
desempenho térmico da edificação, já que a análise está relacionada a aspectos morfológicos
apenas os dados dimensionais e a zona bioclimática foram preenchidos, resultando no nível
exposto pela figura abaixo:
5
Disponível no site www.labeee.ufsc.br/sites/default/files/webprescritivo/index.html,no dia 26 de
setembro se 2012.
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Figura 25 – Nível de Eficiência Energética da envoltória da FA
Fonte: Disponível no site www.labeee.ufsc.br/sites/default/files/webprescritivo/index.html
Os resultados demonstram que, além dos dados dimensionais do edifício, o método prescritivo
considera as características das aberturas. No estudo de caso apresentado as fachadas possuem
controle solar segundo cada orientação, mas o método realiza uma média das proteções de todas
as fachadas, os dados coletados apresentaram percentual de 46,84% como média de abertura e se
encontra próximo ao limite de percentual de 50% definido (FERNANDES apud Bannister et al
1998). O percentual de aberturas da fachada afeta as temperaturas internas da edificação e são
ocasionadas pela troca térmica devido à proporção entre área envidraçada e opaca na fachada.
(FERNANDES 2010)
O cálculo do sombreamento se faz necessário em decorrência da influência que a proteção exerce
em relação ao edifício, já que as mesmas podem ser determinantes no cálculo do desempenho
energético. No caso dos resultados obtidos, com a diferença de tratamento nas fachadas a média
dos ângulos se mostrou baixa devido à necessidade ou não de proteção por fachada e a
comparação de cada ângulo com as áreas totais das aberturas. É possível perceber na comparação
dos resultados obtidos por meio da Ferramenta de Avaliação de Eficiência Energética de
Edificações Comerciais pelo Método Prescritivo do RTQ-C do site do Labeee6, onde a ausência
das proteções interfere a etiqueta do edifício, conforme figura a seguir:
6
Disponível no site www.labeee.ufsc.br/sites/default/files/webprescritivo/index.html,no dia 26 de
setembro se 2012.
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Figura 26 – Nível de Eficiência Energética da envoltória da FA, sem o sombreamento nas aberturas.
Fonte: Disponível no site www.labeee.ufsc.br/sites/default/files/webprescritivo/index.html
6. Conclusão
A etiquetagem de edificações é um grande passo na trajetória rumo à qualificação das
edificações, não apenas em relação a sua eficiência energética, mas na revisão da morfologia do
edifício e aos materiais utilizados. A partir do nível de eficiência energética da envoltória
definido como “C”, verificou-se que a incompatibilidade com a análise da análise de Amorim
(2007), onde os resultados obtidos no Diagrama Morfológico e da simulação objeto de estudo de
Amorim (2007), descrevem o bom aproveitamento da luz natural na FA devido ao tratamento
diferenciado na fachada.
A utilização da tecnologia BIM para elaboração de um projeto integrado e precisamente
sincronizado com relação a ajustes futuros está se desenvolvendo para suprir a necessidade da
demanda da análise energética e térmica de edificações. A digitalização do projeto por meio do
Revit Arquitectural versão 2013, possibilitou agilidade e precisão da coleta de dados, fornecendo
áreas, volumes e quantidades automaticamente. A utilização de tecnologia BIM no processo de
coleta de dados promove a precisão do processo de Etiquetagem, já que os dados e percentuais
podem ser fornecidos total ou parcialmente, simplificando ou detalhando as tabelas de análise de
envoltória e/ou de aberturas apresentadas no processo de etiquetagem.
A utilização da ferramenta BIM dinamizou o processo mantendo a precisão na fase de coleta de
dados pelo método prescritivo do RTQ-C, mas a utilização do plug-in Building-EnergyPerformance do Revit 2013 poderia fornecer o nível de eficiência energética automaticamente. O
método deve ser testado e estudado futuramente para verificação da compatibilidade dos
resultados obtidos pelo webprescritivo do Labeee e pela simulação computacional.
O Metodo Prescritivo é simplificado, mas não descreve corretamente os itens que influenciam na
eficiência energética. A análise da eficiência energética da edificação pode ocorrer pelo método
prescritivo ou por simulação computacional. A simulação é considerada o método mais completo
para qualquer análise de desempenho térmico e/ou energético do edifício, conforme abordado
por FERNANDES, 2010.
O resultado do nível de eficiência energética da envoltória é influenciado pelo percentual de
aberturas e cálculo do sombreamento, necessário em decorrência da influência que a proteção
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exerce em relação ao edifício, já que as mesmas podem ser determinantes no cálculo do
desempenho energético do mesmo. O ideal para um estudo preciso da influencia do ângulo de
sombreamento em relação à área total de aberturas é que a orientação da abertura seja
considerada no cálculo, já o sombreamento possui um comportamento e função distintos em
cada orientação.
A definição do nível de eficiência energética da envoltória da FA não é conclusiva e se faz
necessário a continuidade da pesquisa por meio de outras interpretações para a comparação já
que o mesmo não condiz com a qualidade ambiental (térmico) do espaço, trazendo um
questionamento do RTQ-C em relação a edifícios com formas diferenciadas, como é o caso da
FA, com pátio e fachadas externas e internas. As futuras abordagens podem analisar, por outros
métodos, as considerações realizadas por AMORIM (2007), onde o excesso de vegetação
externa obstrui a vista do céu, e devido ao escurecimento do concreto empregado nos brises
externos, fazem com que a luz natural seja insuficiente internamente.
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APÊNDICE
SUBDIVISÃO DOS BLOCOS DA FA
1º PAVIMENTO
Figura 27: Subdivisão do 1º Pavimento
Fonte: Digitalização do Autor. Arquivo Pessoal.
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SUBDIVISÃO DOS BLOCOS DA FA
TÉRREO
Figura 28: Subdivisão do Térreo
Fonte: Digitalização do Autor. Arquivo Pessoal.
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SUBDIVISÃO DOS BLOCOS DA FA
SUBSOLO
Figura 29: Subdivisão do Subsolo
Fonte: Digitalização do Autor. Arquivo Pessoal.
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ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - 6ª Edição nº 006 Vol.01/2013 –dezembro/2013
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