Análise da estratégia de ventilação híbrida para redução do consumo de energia elétrica em edificações comerciais para o clima de Florianópolis

Autor: 
Rosana Debiasi
Orientador: 
Roberto Lamberts
Resumo: 

Uma forma de reduzir os gastos com sistemas de condicionamento artificial é utilizar a ventilação híbrida (alternância entre o uso da ventilação natural e o do condicionamento artificial). O objetivo deste trabalho é avaliar o potencial de economia de energia elétrica a partir da utilização de ventilação híbrida em edificações comerciais, levando em consideração o clima de Florianópolis, SC. Para atingir esse objetivo, foi definida uma tipologia comercial eficiente energeticamente. Nessa tipologia foi estabelecido o valor de absortância solar e visível das superfícies das paredes externas e da cobertura em 0,2 e adicionadas aberturas internas. Além disso, foram dimensionados brises a fim de reduzir os ganhos térmicos por radiação solar e aumentar a economia de energia elétrica. Essa tipologia comercial foi simulada, utilizando-se o programa EnergyPlus, em cinco casos. Em três casos o sistema de ar-condicionado foi operado, durante o período de ocupação (8h às 18h de segunda a sexta-feira) com as temperaturas de setpoint: 1) 23ºC para resfriamento, 2) 25ºC para resfriamento e 3) 20ºC para aquecimento e 25ºC para resfriamento. Já dois casos foram operados com ventilação híbrida durante o período de ocupação: no primeiro o sistema de ar-condicionado foi acionado na função de resfriamento, com a temperatura de setpoint de 25ºC; e no segundo na função de resfriamento e aquecimento, com a temperatura de setpoint de, respectivamente, 25ºC e 20 ºC. Em ambos os casos, a ventilação natural ocorreu quando a temperatura do ar esteve entre 20ºC e 25ºC. Foi analisada a economia de energia com resfriamento a partir da utilização da estratégia de ventilação híbrida. Como resultados, verificou-se que no sistema de ar-condicionado, que corresponde à utilização de resfriamento, ventiladores e aquecimento (quando houver), o que mais influencia no gasto de energia é o consumo com resfriamento, sendo esse valor de até 95% do sistema de ar-condicionado. Ao considerar o setpoint de 23ºC para resfriamento no caso operado com o sistema de ar-condicionado, a partir da utilização de ventilação híbrida, a economia de energia com resfriamento chegou a 56%. Ao comparar os casos em que o setpoint de resfriamento foi igual ao acionado no sistema de ventilação híbrida (25ºC), a economia de energia com resfriamento foi de 28%. Verificou-se também que, ao analisar cada ambiente de escritório, a orientação solar pouco influenciou no consumo com resfriamento em função da adição de brises nas fachadas norte, leste e oeste. No entanto, como a absortância solar e visível da superfície de cobertura foi de 0,2, o maior consumo com resfriamento foi no andar intermediário e semelhante nos andares térreo e superior. Ao aumentar a absortância solar e visível da superfície de cobertura de 0,2 até 0,8, o consumo com resfriamento aumentou no andar superior e ficou maior que no andar térreo e intermediário. Ao examinar o percentual de horas com a temperatura do ar acima de 25ºC na edificação ou nos ambientes, constatou-se que esse valor foi igual ao percentual do número de horas não atendidas pelo sistema de ar-condicionado na função de resfriamento; portanto, o sistema de ventilação híbrida funciona de acordo com as temperaturas de controle propostas. Como o controle utilizado no programa EnergyPlus para ventilação híbrida considera a temperatura do ar (a mesma empregada no sistema de ar-condicionado), o percentual de horas ocupadas acima da temperatura de 25ºC ou abaixo de 20ºC foi maior para a temperatura operativa do que para a temperatura do ar. Durante a análise do funcionamento da estratégia de ventilação híbrida observou-se que quanto mais altos os valores de temperaturas externas, maiores o consumo e a utilização do sistema de ar-condicionado.

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