A proposta de novo método de simulação da NBR 15.575 (LABEEE, 2020) apresenta 4 indicadores para avaliar o desempenho térmico das edificações: Percentual de horas ocupadas dentro da faixa de temperatura operativa (PHFT); Temperatura operativa anual máxima; Temperatura operativa anual mínima; Carga térmica total (CgTT). Neste trabalho, serão utilizados o PHFT e a CgTT da unidade habitacional como indicadores de desempenho térmico.
Para o cálculo do PHFT, são necessários os dados horários de ocupação e de temperatura operativa interna de cada APP, obtidos da simulação com o uso da ventilação natural. O PHFT é uma porcentagem, calculado como a “razão entre as horas ocupadas dentro de uma faixa de temperatura operativa estabelecida, e o total de horas ocupadas do ambiente” (LABEEE, 2020). Soma-se o número de horas em que o APP está simultaneamente ocupado e com a temperatura operativa dentro da faixa, e divide-se pelo total de horas ocupadas do APP. Há três faixas de temperatura, variando de acordo com a temperatura média anual da cidade analisada. Para o clima de São Paulo, a faixa de temperatura operativa é entre 18 °C e 26 °C. O indicador é calculado separadamente para cada APP, sendo o PHFT da habitação calculado pela
média aritmética dos valores de todos os APPs. O PHFT é um indicador do desempenho térmico da edificação quando naturalmente ventilada.
A carga térmica é um indicador de desempenho da edificação condicionada artificialmente. No entanto, na proposta de novo método de simulação da NBR 15.575 (LABEEE, 2020), a carga térmica é calculada com os resultados das duas simulações, com e sem uso da ventilação natural. Para obter o valor da carga térmica de refrigeração do APP (CgTRAPP), deve-se somar os valores horários de carga térmica sensível de refrigeração do modelo sem ventilação natural para as horas em que o APP estiver ocupado e a temperatura do APP no modelo com o uso da ventilação natural estiver fora da faixa de temperatura operativa, ou seja, maior ou igual a 26 °C. O mesmo procedimento é feito para a carga térmica de aquecimento do APP (CgTAAPP), mas para temperaturas operativas menores ou iguais a 18 °C. A carga térmica anual total (CgTT) da habitação é obtida pela soma das cargas térmicas de aquecimento e refrigeração de todos os APPs.
A Figura 7 ilustra a análise detalhada nos dois parágrafos acima.
Figura 7 – Esquema da análise horária para o cálculo dos indicadores de desempenho
4 RESULTADOS
A combinação das três rotinas, apresentadas no item 3.3.1, com as cinco envoltórias, apresentadas no item 3.2, deu origem a um total de 15 casos. Conforme mencionado anteriormente, cada caso foi simulado duas vezes, uma com uso da ventilação natural e outra com climatização artificial, possibilitando o cálculo dos indicadores de desempenho. O Quadro 1 resume as características das rotinas e envoltórias estabelecidas, facilitando o acompanhamento dos resultados apresentados neste capítulo.
Quadro 1 – Resumo das características das rotinas e envoltórias estudadas
Rotinas
Noturno NBR Home office
Ocupação somente à noite Sala: 18:00 até 21:59
Dormitórios: 22:00 até 07:59
Ocupação à tarde e à noite Sala: 14:00 até 21:59
Dormitórios: 22:00 até 07:59
Ocupação o dia todo Sala: 08:00 até 21:59 Dormitórios: 22:00 até 07:59 Envoltórias A B C D E Parede de concreto; Cobertura telha de fibrocimento e laje de concreto Parede de concreto; Cobertura de telha sanduíche e laje de concreto Parede de concreto; Cobertura de telha sanduíche e forro de gesso Parede de steel frame; Cobertura de telha sanduíche e forro de gesso Parede de alvenaria; Cobertura de telha de barro e forro de PVC Fonte: Autor.
A Tabela 3 apresenta os resultados de carga térmica de aquecimento (CgTA), carga térmica de refrigeração (CgTR) e carga térmica total (CgTT) da edificação para os 15 casos simulados, bem como o percentual de horas ocupadas dentro da faixa de temperatura operativa (PHFT) da edificação. A Tabela 3 também apresenta a carga térmica total dividida pela área condicionada (CgTT/m2) em kWh/ano.m2, permitindo a comparação com outros resultados. Os resultados de CgTA, CgTR e CgTT podem ser visualizados graficamente na Figura 8, com destaque para os valores de CgTT, enquanto os resultados de PHFT podem ser visualizados na Figura 9.
Tabela 3 – Resultados dos indicadores de desempenho
Rotina Envoltória CgTA
(kWh/ano) CgTR (kWh/ano) CgTT (kWh/ano) CgTT/m2 (kWh/ano.m2) PHFT Noturno A 503,8 101,6 605,5 12,2 85,9% Noturno B 341,3 25,7 367,0 7,4 89,8% Noturno C 415,9 42,3 458,2 9,2 87,3% Noturno D 46,1 19,2 65,3 1,3 96,3% Noturno E 534,9 66,8 601,7 12,1 83,3% NBR A 514,9 310,5 825,3 16,6 84,8% NBR B 341,2 98,4 439,7 8,8 89,5% NBR C 413,8 178,2 592,0 11,9 86,7% NBR D 42,7 233,5 276,1 5,6 93,8% NBR E 532,8 425,5 958,3 19,3 81,0% Home office A 498,1 668,1 1.166,2 23,4 85,1% Home office B 294,6 309,4 604,0 12,1 90,0% Home office C 369,4 521,1 890,5 17,9 86,9% Home office D 25,7 917,7 943,4 19,0 92,5% Home office E 502,7 1.231,1 1.733,7 34,8 80,1% Fonte: Autor.
Figura 8 – Resultados de carga térmica anual
Figura 9 – Resultados de PHFT
Fonte: Autor.
Os resultados de CgTT variaram de 65,3 kWh/ano no caso com rotina Noturno e envoltória D, até 1733,7 kWh/ano no caso com rotina Home office e envoltória E. Nos casos com rotina Noturno e NBR, a carga térmica de aquecimento representou a maior parcela da CgTT em quase todas as envoltórias; a única exceção é o caso com rotina NBR e envoltória D. Nos casos com rotina Home office, a CgTR é superior à CgTA em todas as envoltórias, devido à maior ocupação no período diurno.
Nas três rotinas, os casos com envoltória D apresentaram a menor CgTA entre as envoltórias analisadas, com valor significativamente inferior às demais. Devido à menor transmitância térmica das paredes e cobertura, esta envoltória retém mais calor dentro da edificação, reduzindo a necessidade de aquecimento nos períodos frios.
Nas rotinas NBR e Home office, com mais horas ocupadas durante o dia, a envoltória B apresentou a menor CgTR. A utilização de isolamento térmico na cobertura reduz o ganho de calor durante o dia, enquanto a grande inércia térmica do concreto armazena o calor, liberando-o para o ambiente durante a noite, reduzindo a carga térmica a ser retirada pelo ar condicionado.
Todos os casos simulados apresentaram PHFT superior a 80%. A envoltória D apresentou o melhor resultado de PHFT nas três rotinas, sendo que somente os três casos com envoltória D apresentaram PHFT superior a 90%. A envoltória E apresentou o pior resultado em todas as rotinas.