cenpes ii o novo centro de pesquisas da petrobras rio de janeiro eco-eficiência: conforto ambiental...
TRANSCRIPT
CENPES IIo novo centro de pesquisas da Petrobras
Rio de Janeiro
eco-eficiência: conforto ambiental e energia na arquitetura de menor impacto ambiental
LABAUT – Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética
Departamento de Tecnologia da Arquitetura
Faculdade Arquitetura de Urbanismo – Universidade de São Paulo
Rio de Janeiro / Baía de Guanabara
CENPES II:1 Prédio Central 2 Laboratórios 3 Centro de Convenções 4 Realidade Virtual 5 Empreiterópolis 6 Oficinas 7 Orquidário 8 Planta Piloto 9 Restaurante
10 CENPES I
programa de usos
o edital do concurso e o interesse por uma arquitetura de menor impacto ambiental
premissas de projeto
1. orientação solar adequada
2. forma arquitetônica: adequada aos condicionantes climáticos locais e padrão de uso para a minimização da carga térmica interna
3. material construtivo das superfícies opacas e transparentes: termicamente eficiente
4. superfícies envidraçadas: taxa de WWR (window wall ratio) adequada às condições de conforto térmico e luminoso internos
5. proteções solares externas: adequadas às fachadas
6. ventilação natural: aproveitamento adequado dos ventos para resfriamento e renovação do ar interno
7. aproveitamento da luz natural
8. uso da vegetação
9. sistemas para uso racional de água e reuso
10. materiais de baixo impacto ambiental: dentro do conceito de desenvolvimento sustentável
a busca pela certificação “verde”
LEED, Leadership in Energy and Environmental Design (Green Building Rating System), DOE, USA,1996
fases de desenvolvimento do projeto de eco-eficiência
fase 1 – concurso integração das exigências de eco-eficiência ao partido arquitetônico:
implantação e arquitetura dos edifícios
fase 2 – consolidação das principais estratégias de projeto
definição das condições ambientais de exposição: clima, acústica e insolação
estabelecimento dos critérios de desempenho
fase 3 – 1a avaliação do desempenho ambiental de edifícios e espaços abertos
edifícios: conforto térmico, luminoso, acústico e os impactos no consumo de energia
espaços abertos: conforto térmico
fase 4 – otimização do desempenho ambiental dos edifícios
estudo de alternativas para o projeto arquitetônico: distribuição dos espaços internos, detalhamento e especificações
fase 1
integrando arquitetura e estratégias para a eco-eficiência
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
DNOSAJJMAMFJ
Resfriamento ativo
Massa térmica
Ventilação
Zona de conforto
1. proteção solar2. ventilação natural3. cores claras4. baixa inércia térmica5. alto isolamento térmico
diagnóstico climático preliminar e diretrizes de projeto
orientação e forma
proteções solares, aberturas, materiais, tratamento dos espaços abertos
ensaios preliminares de insolação do conjunto e da unidade dos laboratórios
Wind Simulation
ensaios preliminares de ventilação do conjunto
fase 2
consolidação das principais estratégias de projeto
condições ambientais de exposição: clima, acústica e insolação
critérios de desempenho
+desenvolvimento metodológico
+aplicação de ferramentas avançadas de simulação computacional
banco de dados climáticos
0%
10%
20%
30%
40%
50%N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
8760 horas ao longo do ano
Tem
per
atu
ra d
o a
r (º
C)
0
200
400
600
800
1000
1200
8760 horas ao longo do ano
Rad
iaçã
o G
lob
al (
W/m
2)
ano climático de referência
Dados da estação meteorológica do Galeão 1998-2003
Laboratório Master, IAG/USP
estudos de insolação do conjunto
solstício de verão no período da manhã (9h)projeção de sombras do Prédio Central sobre os laboratórios no solstício de verão
hierarquização de áreas para os painéis fotovoltaicos
simulação de vento a 10 metros de altura simulação de vento no nível do pedestre
estudos de ventilação do conjunto
estudos de pressão e velocidade do vento nas envoltórias dos edifícios
fase 3
1a avaliação de desempenho ambiental
edifícios
conforto térmico, luminoso, acústico e os impactos no consumo de energia
espaços abertos
conforto térmico+
desenvolvimento metodológico +
aplicação de ferramentas avançadas de simulação computacional
Espaços externos com toda
radiação solar incidente e metade da ventilação natural (rv*)
Espaços externos com
metade da radiação solar incidente e metade da ventilação natural (r*v*)
Espaços externos com toda
radiação solar incidente e sem ventilação natural (r)
Centro de Convenções
Arq.Benedito Abbud - paisagismo
propostas, metas e critérios de desempenho térmico e energético das edificações
zona de conforto nos ambientes ventilados naturalmente
modelo adaptativo de conforto para o Rio de Janeiro
laboratórios e ambientes de trabalho
avaliação preliminar do potencial de ventilação natural
e aplicação da estratégia de modo misto
análise comparativa de desempenho térmico e eficiência energética
ambiente de trabalho dos laboratórios – parâmetros de operação para a climatização artificial
Porcentagem do ano em conforto
Porcentagem de Período de com semAbertura das Janelas Ventilação ocupação ocupação
10% 24hs 13,50%50% 24hs 24,30% 48,40%50% 17hs às 10hs 19,40%
100% 24hs 30%
ambiente de trabalho dos laboratóriosdesempenho térmico com a introdução da ventilação natural
desempenho luminoso
simulação da iluminação natural – pavimento 4 do prédio centraldistribuição de iluminâncias antes da definição do layout
simulação da iluminação natural
laboratórios - otimização da penetração da iluminação naturalestudo com aletas refletoras na cobertura para a maximização da captação de luz sem o acesso solar direto
solstício de verão às 12h - papel da cobertura inferior na reflexão da luz natural para o interior por meio de janelas altas
norte sul
fase 4
otimização do desempenho ambiental dos edifícios
estudo de alternativas para o projeto arquitetônico: distribuição dos espaços internos, detalhamento e especificações
aplicação de ferramentas avançadas de simulação computacional
ambientes climatizados artificialmente
prédio central
modelo de simulação do desempenho térmico
Tipo de carga
Carga térmica máxima (kW)
Fevereiro Anual
22°C / 50% 24°C / 50% 26°C / 65% 24°C / 50% 26°C / 65%
Resfriamento 31,86 29,02 26,22 27,49 24,69
Desumidificação 21,28 19,50 12,15 31,04 15,14
Total 49,23 41,80 31,83 43,00 30,02
Cargas térmicas máximas para o escritório leste no 2º pavimento com o uso de vidro laminado verde e laminado incolor 7mm
Ganhos e perdas térmicos
-35000
-30000
-25000
-20000
-15000
-10000
-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hora
Car
ga
térm
ica
(W)
Carga sensível Ganhos solares Ventilação Condução opaco
Condução transp Trocas internas Ganhos internos
24°C e 50% UR - quadro de cargas do escritório leste no 2º pavimento, com condicionamento misto e uso de vidro laminado verde e laminado incolor 7mm
centro de convenções
modelo de simulação do desempenho térmico
Área de eventos
Sala 1
Sala 2
Sala 3
Sala 4 Sala 5 Sala 6
Lanchonete
pav. sup
auditório
foyer
laboratórios
modelo de simulação do desempenho térmico
ambientes com ventilação natural
empreiterópolis
modelo de simulação do desempenho térmico
considerações finais
A relevância dada às questões de conforto ambiental, energia e baixo impacto ambiental na fase do projeto conceitual arquitetônico foi decisiva para o desempenho dos edifícios e espaços abertos.
Softwares de simulação computacional avançados foram ferramentas essenciais para as análises de desempenho e conseqüentes aprimoramentos da arquitetura.
A experiência de projeto e da avaliação de desempenho ambiental desse trabalho foi pautada em uma abordagem contemporânea do processo de projeto na prática brasileira, com resultados bastante satisfatórios, tendo em vista o rigor das condições ambientais locais.
LABAUT FAUUSP Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência EnergéticaLaboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética
Departamento de TecnologiaDepartamento de Tecnologia http://www.usp.br/fau/labaut
Coordenadoras do projetoJoana Gonçalves, Prof. Dr. – [email protected] Duarte, Prof. Dr. – [email protected]
equipe técnicaAlessandra Prata, Arq. Dra. FAUUSPAndrea Bazarian, Arq. MSc. FAUUSPAnna Christina Miana, Arq. Doutoranda FAUUSPCecília Muller, Arq. MSc. FAUUSPFernando Cremonesi, Prof. MSc. FAUUSPGisele De Benedetto, Arq. MSc. FAUUSPJosé Ovídio Ramos, Arq. MSc. FAUUSPLeonardo Monteiro, Arq. Dr. FAUUSPMônica Marcondes, Arq. Dra. FAUUSPRafael Brandão, Arq. Dr. FAUUSP
consultores agradecimentosAnésia Barros Frota, Prof. Dr. (FAUUSP) Norberto Moura, Prof. Dr. FAUUSPCelso Shimomura, Economista Bruna Luz, Arq. Doutoranda FAUUSPFúlvio Vitorino, Eng. Dr. (IPT) Luciana Ferreira, Arq. Mestranda FAUUSPMárcia Alucci, Prof. Dr. (FAUUSP) Rodrigo Cavalcante, Arq. MSc. FAUUSP
Paula Constante Santos, Arq. FAUUSP