Modelagem computacional de um sistema de sombreamento adaptativo para controle solar em fachadas.
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Data
2024
Autores
Feiertag, Gabriel Alves
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Resumo
Com a crescente demanda de energia nos edifícios em áreas urbanas, é
fundamental melhorar a eficiência energética deste setor. As fachadas
adaptativas apresentam-se como uma possível solução para otimizar elementos de sombreamento contribuindo assim para um edificado mais eficiente. Este trabalho visa desenvolver um sistema de sombreamento adaptativo com elementos de controle solar, utilizando algoritmos evolutivos para melhorar o conforto térmico e a eficiência energética. O trabalho foi conduzido em três fases em uma edificação modelo localizada na Universidade de Aveiro, em Portugal. Na primeira fase, foram pré-dimensionadas quatro tipologias de brises: um horizontal com três lâminas; um horizontal com dez lâminas; um vertical e um misto. Foi analisado o percentual de sombreamento, identificando os dois modelos com melhores resultados. Na segunda fase, foi estudada a irradiação solar com os brises nos ângulos de -30º, -15º, 0º, +15º e +30º, com brises estáticos e adaptativos, usando um algoritmo de simulação unicritério. A terceira fase focou no conforto térmico e na eficiência energética, utilizando simulações estáticas, manuais e adaptativas, todas com os mesmos ângulos e o mesmo algoritmo computacional. Os resultados mostraram que, na primeira fase, os dois brises horizontais apresentam as melhores características para sombreamento. Na segunda fase, ambos os brises horizontais contribuíram positivamente para minimizar e maximizar a irradiação interna, sendo o brise de três lâminas mais eficaz para a análise estática e adaptativa. Na terceira fase, ao comparar os resultados com a edificação modelo sem o sistema de sombreamento, os brises horizontais apresentaram um aumento no conforto térmico de 7,29% com os brises fixos, 9,41% com os brises manuais e 11,35% com os brises adaptativos. Na demanda de energia para resfriamento, os brises fixos diminuíram 11,06%, os brises manuais 13,70% e os brises adaptativos 14,42%. Todos os brises simulados não afetaram com relevância a demanda de energia para aquecimento. Conclui-se que o sistema de fachada adaptativa com a utilização de brises automatizados, em comparação com um sistema de fachadas compostos por brises fixos ou de acionamento manual, é uma alternativa eficaz para otimizar o controle da irradiação solar nos ambientes, para atender o conforto térmico dos usuários e contribuir para um aumento da eficiência energética das edificações.
Abstract
Descrição
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como parte integrante dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.
Palavras-chave
Fachada Cinética, Fachada Inteligente, Brises Adaptativos, Conforto Térmico