O documento discute ferramentas para simulação dinâmica de edifícios, destacando a evolução histórica de programas de simulação desde 1967 e apresentando exemplos como EnergyPlus e HAP. Também aborda a importância do Building Information Modeling (BIM) e o uso de metodologias de trabalho que integrem simulação e análise energética. Casos de estudo são apresentados para analisar o desempenho energético de diferentes lay-outs de edifícios, considerando eficiência e qualidade do ar interior.

1. FERRAMENTAS PARA A SIMULAÇÃO DINÂMICA
PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO ENERGÉTICO
AMBIENTAL
10 de Dezembro de 2009
Alexandre M F Gonçalves

2. FERRAMENTAS PARA A SIMULAÇÃO DINÂMICA
CONTEXTO HISTÓRICO
1967 – Primeiro programa de simulação de edifícios (APEC
Heating and Cooling Peak Load Calculation HCC)
1978 – É lançado o sofware DOE-2 pelo Lawrence Berkeley
Laboratory (LBL), com o objectivo de avaliar a performance
energética e custos dos edifícios
1990s – Programas com interface melhorado e simplificação
de dados de entrada

3. FERRAMENTAS PARA A SIMULAÇÃO DINÂMICA
LISTA DE PROGRAMAS (ASHRAE 140)
BLAST ENERGYPLUS TAS
BSIM EQUEST TRACE
DEMETER ESP-R TRNSYS
DEST HAP …
DOE HEED
ECOTECT IDA ICE
ENER-WIN IES
ENERGY EXPRESS POWERDOMUS
ENERGY-10 SUNREL

4. FERRAMENTAS PARA A SIMULAÇÃO DINÂMICA
HAP (CARRIER)
HAP (CARRIER)
- Preenchimento de dados de entrada bastante
intuitivo
- Compatibilidade com a codificação gbXML
- Custos computacionais reduzidos
- Relatórios energéticos bem estruturados

5. FERRAMENTAS PARA A SIMULAÇÃO DINÂMICA
TRACE 700 (TRANE)
TRACE 700 (TRANE)
- Preenchimento de dados de entrada bastante intuitivo
- Compatibilidade com a codificação gbXML
- Custos computacionais reduzidos
- Base de sistemas de climatização bastante alargada
(incluindo bombas de calor)

6. FERRAMENTAS PARA A SIMULAÇÃO DINÂMICA
IES VE
IES VE
- Integração directa com as aplicações REVIT e google
SketchUP
- Permite análise visual 3D (incluindo projecção de
sombras)
- Possibilidade de criação de sistemas AVAC
- Filtro de dados e gestão de informação avançado
- Bundle de aplicações estruturadas para a filosofia de
projecto BIM

7. FERRAMENTAS PARA A SIMULAÇÃO DINÂMICA
IES VE
500
450
400
350
Sys load (kW)
300
250
200
150
100
50
0
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan
D Fri 01/Jan to Fri 31/D
ate: ec
Boilersload: (08014_sim_11_08_08.aps) Chillers load: (08014_sim_11_08_08.aps)

8. FERRAMENTAS PARA A SIMULAÇÃO DINÂMICA
IES VE
Suncast image:
View time = 10 Aug 17:00
Site Latitude = 38.78
Longitude diff. = -9.13
Model Bearing = 220.00
Sun: azi = 266.56 alt = 29.22
Eye: azi = 110.00 alt = 30.00
1 0 A u g 1 7 : 0 0

9. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
BIM - BUILDING INFORMATION MODELING
BIM - BUILDING INFORMATION MODELING
- Modelo dinâmico de âmbito mais alargado
- Análises ao nível do edifício (ou edifícios)
- Melhor interligação entre as fases de projecto e
construção
- Nova metodologia de trabalho entre especialidades

10. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
BIM - BUILDING INFORMATION MODELING

11. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
BIM - BUILDING INFORMATION MODELING

12. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
BIM - BUILDING INFORMATION MODELING
EXEMPLOS DE SOFTWARES COM CARACTERÍSTICAS PARA O
CONCEITO BIM
Google SketchUp
(Windows)
REVIT Autodesk
(Windows)
OpenStudio
(Google SketchUp plugin)
(Windows e Mac)
Demeter
(Google SketchUp plugin)
(Windows e Mac)

13. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
gbXML - GREEN BUILDING XML
- Intercâmbio de informação entre especialidades
- Optimização dos recursos especializados
- Nova metodologia de trabalho entre especialidades
Referência recomendada
http://www.gbxml.org

14. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
GREEN DESIGN
BIM
Green Design
gbXML

15. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
BOAS PRÁTICAS
BIM Workflow
1. Volumetria
2. Condições BI 4.
simulação Interpretação
dinâmica
M
3. Tipo análise
5. Decisão

16. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
CASOS DE ESTUDO
Aplicação do workflow
recomendado
Objectivo: Arranque do projecto
1 2 3
As três formas acima representadas foram criadas pela equipe de arquitectura
para um promotor da construção de um complexo de escritórios, que pretendia
uma área para comercialização de aproximadamente 18,600 m2.
Questões para solucionar:
1) Qual o melhor lay-out (do ponto de vista energético)?
2) A que situação corresponde o pico de potência de climatização
maior?
3) Que modelo gera maiores emissões?
4) Existem outras diferenças importantes a considerar?

17. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
CASOS DE ESTUDO
Análise de
1 performance
Inputs comuns aos três modelos:
1) Densidade de equipamentos
2) Requisitos de iluminação
A=18.411 m2
3) Densidade de ocupação
SPLIT +
2 MCAV 4) Tipo de sistema de
climatização
A=20.009 m2 Resultados:
SPLIT +
3 MCAV Energia
[kWh/ano] [kWh/m2.ano]
1 3.443.336 187,03
A=18.912 m2 2 3.595.696 179,70
SPLIT + 3 3.196.630 169,03
MCAV

18. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
CASOS DE ESTUDO
Análise de resultados
1
1) O lay-out 3 apresenta os
melhores resultados, esta
situação deverá despoletar
A=18.411 m2 outras comparações:
SPLIT + - % envidraçados
2 MCAV
- Condições interiores
- Pico de potência de
climatização
A=20.009 m2
SPLIT + 1) Em termos de consumos por
3 MCAV
área, os três edifícios estão
muito próximos entre si com o
lay-out 3 posicionado 10%
abaixo do máximo
A=18.912 m2
SPLIT +
MCAV

19. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
CASOS DE ESTUDO
Conclusão
BIM
- Estética / Enquadramento
urbanístico
- Condições interiores
- Desempenho energético
comparativo
- Pico de climatização
Próximos passos
- Estudo do sistema de climatização
- Optimização das soluções de envolvente
- Traçar objectivos em termos de classificação energética e certifica

20. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
PARÂMETROS QAI AVALIADOS
PARÂMETROS QUÍMICOS
CO2; CO; O3; COV; FORMALDEÍDO; NOX; SOX
PARÂMETROS BIOLÓGICOS
BACTERIAS; FUNGOS
PARÂMETROS FÍSICOS
TEMP. AR; HUMIDADE; VELOC.
AR

21. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
PARÂMETROS QAI AVALIADOS
PARÂMETROS QUÍMICOS AVALIADOS EM SIMULAÇÃO
DINÂMICA
POR ANÁLISE DIRECTA: CO2 (HAP / TRACE / IES)
POR PROGRAMAÇÃO DAS TAXAS DE EMISSÃO E DECAÍMENTO:
Todas as fontes poluidoras/emissoras conhecidas ( IES)
Exemplo HAP:

22. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
INFLUÊNCIA DOS REQUISITOS QAI
PRINCIPAIS REQUISITOS QAI - RSECE
1) Artigo 4.º - Requisitos exigenciais
- Velocidade do ar interior < 0,2 m/s
1) Artigo 12.º - Garantia da qualidade do ar
2) Artigo 29.º - Requisitos de qualidade do ar
- materiais não ecologicamente limpos → +50% ar
novo
- eficiência de ventilação
1) ANEXO VI - CAUDAIS MÍNIMOS DE AR NOVO
2) ANEXO VII - CONCENTRAÇÕES MÁXIMAS DE
REFERÊNCIA DE POLUENTES NO INTERIOR DOS
EDIFÍCIOS EXISTENTES

23. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
INFLUÊNCIA DOS REQUISITOS QAI - CASO PRÁTICO
EFICIÊNCIA DE VENTILAÇÃO
Actividade Caudal de ar Eficiência ventilação [m3/h]
novo base 0,6 0,8 1
[m3/h]
Supermercados 9150 15250 11420 9150
% de ar novo - 50,8% 38,1% 30,5%
Notas adicionais
Tipo de sistema de climatização: Unidades ar-ar
compactas
Localização: Faro

24. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
INFLUÊNCIA DOS REQUISITOS QAI - CASO PRÁTICO
ANÁLISE DE CONSUMOS
Distribuição de consumos - Energia primária
Consumos
climatização
23%
Iluminação
41%
Outros
18%
Equipamento
18%

25. PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO
ENERGÉTICO E AMBIENTAL
INFLUÊNCIA DOS REQUISITOS QAI - CASO PRÁTICO
ANÁLISE DE CONSUMOS
IEE ref IEE nom [kgep/ Eficiência ventilação [kgep/m2ano]
Supermercado m2ano] 0,6 0,8 1
[kgep/m2ano]
70 65,4 64,6 64,1

26. FERRAMENTAS PARA A SIMULAÇÃO DINÂMICA
PROJECTAR PARA UM BOM DESEMPENHO ENERGÉTICO
AMBIENTAL
AGRADECIMENT
OS