Otimização multiobjetivo para a obtenção de um zero energy building : aplicação de diretrizes bioclimáticas em edifício educacional

Abstract

Os campi universitários podem ser comparados a pequenas cidades, devido ao tamanho dos edifícios, ao grande número de usuários e à diversidade de funções que desempenham. Fatores diversos como, por exemplo, o tipo de ensino, a área de ocupação, envoltória da edificação, contribuem para uma elevada demanda energética das instituições de ensino superior. Assim, observa-se o potencial dos campi para atender às suas necessidades energéticas próprias, por meio da implementação de medidas de eficiência e de geração de energia renovável. Sob essa ótica, os Zero Energy Buildings (ZEB) são uma estratégia promissora para a otimização do consumo energético, uma vez que são edificações eficientes e geram sua própria energia, ao passo que asseguram boas condições de conforto para os usuários dos campi universitários. Nesse contexto, o objetivo desta pesquisa consiste em determinar o impacto de diretrizes bioclimáticas para a obtenção de um ZEB, por meio de uma otimização multiobjetivo, a partir de um edifício educacional existente, em Brasília-DF. O método desse trabalho baseia-se em uma otimização cujos objetivos são minimizar as horas de desconforto e reduzir o gasto de energia com iluminação artificial, por meio de um sistema de automação. Nesse sentido, as simulações foram divididas em três etapas. A primeira desenvolve-se por meio de algoritimo evolutivo para encontrar as soluções ótimas de conforto térmico. A segunda faz novos processos de otimização, sem algoritimo. Essa etapa analisa o conforto visual das salas de aula e, ainda, inclui o uso de ar-condicionado, para suprir as horas em desconforto por calor e servir como parâmetro comparativo para o consumo de energia dos cenários ótimos. Por fim, promove-se a simulação da geração de energia fotovoltaica e a análise do balanço energético do cenário ótimo. Os resultados da pesquisa mostraram que a implementação de estratégias bioclimáticas associadas ao uso de máquinas de condicionamento de ar eficientes e à integração de recursos de automação para os sistemas de iluminação colaboraram para o avanço do desempenho da edificação. O cenário ótimo encontrado contribuiu para uma melhoria de 50% do percentual de horas de conforto anual e de 51% na demanda de energia, além de promover os níveis adequados de iluminância, sem ofuscamento. A combinação desses fatores conduziu o edifício em direção ao balanço energético nulo, com um uma possível extrapolação dos resultados para o campus.