Si l ã d D h Té iSimulação de Desempenho Térmico-Dinâmico de Edificações com Auxílio do

P TRNSYSPrograma TRNSYS

Profa. Teresa C. F. de QueirozDARF-FAU/UFRJ

CONFORTO TÉRMICO & SIMULAÇÃO

Ambiente térmico de uma edificação envolve:

geometriaperfil de ocupaçãosistemas de utilidades

e funcionamento Solicitações de

variáveis ambientais internas (ex. ar interior) e externas (ex. clima)

Complexidade e custos da experimentação ambiental em escala realImportância da simulação nas fases de estudo preliminar, anteprojeto e projeto de arquitetura para assegurar:

difi õ dá i f t i fi i t t dedificações saudáveis, confortaveis e eficientes em termos de consumo de energia

ELEMENTOS DE MODELIZAÇÃO DA EDIFICAÇÃO P/ SIMULAÇÃO TÉRMICO-DINÂMICASIMULAÇÃO TÉRMICO DINÂMICA

Na simulação térmico-dinâmica a edificação é considerada como um sistema, elementos e suas ,definições:

Sistemas elementares• geometria, superfícies,volumes de controle, zonas... ,

Variáveis ambientais internas:• temperaturas: ar interior, radiante, de superfícies, resultante• densidade, pressão, umidade do , p ,ar,...

Definição de equações• massa, energia, entalpia, ...

Definição de fluxos (eq. de ç ( qtransporte):• radiação, difusão, convecção• fluxo e taxa de renovação do ar

Fatores de ocupação internap çSolicitações externas (clima)

MODELO NODAL P/ DECOMPOSIÇÃO DA EDIFICAÇÃO EM ZONAS TÉRMICASEM ZONAS TÉRMICAS

Objetivos da simulação:Avaliar o desempenho térmico

(passivo e/ou mecânico) de edificações por períodos de tempoedificações por períodos de tempo

Analisar o consumo energético global, em cada zona e estudar fenômenos de transporte de energia entre zonas da edificação

Di i i t d

MODELO MONO-ZONA Dimensionar os sistemas de

utilidades da edificaçãoHipótese:

Cada zona da edificação é suposta uniforme (T°, P, C, Vent...)

MONO-ZONA

suposta uniforme (T , P, C, Vent...)Regime dinâmico variado p/

período de tempo (h, min, s)Efeitos climaticos

Limitações:Q lid d d i t i f t

MODELOMULTI-ZONAS Qualidade de ar interior e fonte

de poluentesTratamento de grandes volumes

(ex. atrium)Bases físicas p/ efeitos da

ventilação natural

DEFINIÇÃO & APLICATIVOSTRNSYS

TRNSYS é um código de cálculo desenvolvido em 1975 (University of Wisconsin – Madison, EUA) para simulação de uma única zona térmica ou múltiplas zonas de uma edificação por variação de tempo, ferramenta adaptada às fases iniciais de concepção anteprojeto ao projeto de arquiteturaàs fases iniciais de concepção - anteprojeto ao projeto de arquitetura.

TRNSYSDesenvolvimento & evoluçãoDesenvolvimento & evolução

• Desenvolvimento de módulos de cálculo e

aplicativos complementares integrados (Exaplicativos complementares integrados (Ex.

TRNFLOW, TESS, Meteonorm,…)

•Permite integração de outros programasg ç p g

simplificados (Ecotect, Excel,…)

•Integração a códigos especializados de

cálculo (Ex. COMIS, Fluent,…)

STD c/ auxílio de TRNSYS & RESULTADOS OBTIDOS•Desempenho da envóltoria da edificação (inércia de envelope opaco e/ou

transparente, desempenho de dispositivos de proteção à radiação solar e

dimensionamento p/ fluxo de ar, etc)p , )

• Desempenho do conforto térmico dos ocupantes nos ambientes internos da

edificação, avaliando a evolução de diversas variáveis ao longo do tempo:

Temperatura do ar interiorTemperatura do ar interior,

Temperatura resultante,

Umidade do ar interior,

Sensação de conforto higrotérmico (voto médio prevísivel - PMV),…

• Dimensionamento e controle de sistemas mecânicos e equipamentos auxiliares

(ventilação, arrefecimento e aquecimento do ar interior):

Consumo de energia e potência p/ resfriamento e aquecimento

mecânico,

Energia p/ aquecimento solar consumo de energia p/ iluminaçãoEnergia p/ aquecimento solar, consumo de energia p/ iluminação, …

INTERFACES DA SIMULAÇÃO TÉRMICA – DINÂMICA NA FORMAÇÃO E NA PRÁTICA PROFISSIONAL DO ARQUITETOFORMAÇÃO E NA PRÁTICA PROFISSIONAL DO ARQUITETO

Desenvolvimento de novosmodulos integrados ao

TRNSYSmodulos  integrados aoprogram através de: • centros de pesquisa,• instituições universitárias

CÓDIGO DE CÁLCULO

Módulos (types) i d • instituições universitárias,

• escritórios de projetosespecializados em concepçãotérmica de edificações,…

integrados ao programac/ abordagem de 

múltiplos critérios da edificação e de variáveis térmica de edificações,…ç

ambientais

DESENVOLVIMENTO DE MÓDULOS ESPECIALIZADOS P/ MAIOR PRECISÃO DE CÁLCULO, 

UNIFORMIZAÇÃO DA

STD maior integração de resultados em avaliação de edifícios p/ obtenção de certificação ambiental de edificações UNIFORMIZAÇÃO DA 

LINGUAGEM E INTERPRETAÇÃODE RESULTADOS

ç ç(Ex.: Label BBC‐Effinergie, Démarche HQE™, LEED, BREEAM)

TRaNsient SYstems Simulation ProgramTRNSYS v.15 /TRNSYS v.16.0(des.1975 comunidade cientifica*

TRNSYS v.16.1 + TRNFLOW model(2006-2009)

TRNSYS v.17.0-17.1 + 3D studio(

evolução/versões 1993-2006)( )

(2010- 2013)

*Centros de Referência

TRNSYS SIMULATION STUDIO main window+ TRNBuild Type 56

TRNSYS SIMULATION STUDIO main window + TRNFLOW (TRNBuild Type 56a)

TRNBuild main window - Type 56 Multi-zones

TRNBuild - wall components

TRNBuild - internal gains

TRNBuild - schedule types

INTERFACE TRNBuild (Type 56a)TRNFLOW

TRNSYS SIMULATION STUDIO – Gráfico Res.

EXEMPLOS – modelização de edificações p/simulação

Modelização de edifício comercial c/ áti i t t i / d

Zoneamento higrotérmico p/ simulação de pátio interno e « atrium » c/ uso de

ventilação natural

g p çedificação destinada a um laboratório c/ uso de

ventilação mecânica

EXEMPLO – simulação de edificação comercial c/ obtenção de certificação ambiental (Démarche HQE™)

Edifício de escritórios com certificação ambiental e baixo

consumo de energia

STD TRNSYS + TRNFLOW - EXEMPLOS DE APLICAÇÕES

Modelo de fluxo de ar de edificação c/ n. pavtos. + Modelo de fluxo de ar de edificação c/ n. pavtos. + fachada dupla fachada dupla

Modelo térmico e de fluxo de ar pelo efeitoModelo térmico e de fluxo de ar pelo efeitode ventilação naturalde ventilação natural

pp

de ventilação natural de ventilação natural em zonas internas de uma edificação em zonas internas de uma edificação

Exemplo de simulação – TRNSYS + TRNFLOWProjeto de edificação esportiva em campus universitário –Projeto de edificação esportiva em campus universitário

sala de ginástica (Rennes, FR, 2009))

Avaliação de desempenho térmico da edificação em fases de anteprojeto e projeto:

conforto higrotérmico dos ocupantes em periodos de verão, meia-estação e inverno, tratamento da qualidade do ar e redução do

Fachada dupla (orientação sul)Fachada dupla (orientação sul)Uso de ventilação mista: natural + mecânicaUso de ventilação mista: natural + mecânica

Modelização e simulação térmicoModelização e simulação térmico--dinâmica c/dinâmica c/TRNSYS + TRNFLOW TRNSYS + TRNFLOW

c/ integração de c/ integração de outras outras ferramentasferramentas adaptadas adaptadas q çconsumo de energia em período de inverno

g çg ç ppàs fases de anteprojeto + projeto (ex. às fases de anteprojeto + projeto (ex.

sombreamento Ecotect + iluminação natural sombreamento Ecotect + iluminação natural Radiance) Radiance)

Exemplo de simulação – TRNSYS + TRNFLOWEstudo do conforto higrotérmico de verão p/ ocupação de sala de

i á tiginástica

Agradecemos a atenção!

Profa. Teresa C. F. de QueirozDARF-FAU/UFRJ

Email: teresaq_lyon1@hotmail.comhtt // b fhttp://ambeefau.worpress.com