Avaliação do desempenho energético de edificações com base na certificação LEED: quão bem o modelo da ASHRAE se adapta ao Brasil?

Abstract

O setor da construção civil, além de gerar atividades poluidoras, é um dos maiores consumidores de energia no mundo. As edificações representam aproximadamente 50% do total de energia elétrica consumida no Brasil, por isso é cada vez mais necessário o desenvolvimento das chamadas construções sustentáveis. Nesse contexto, foram criadas certificações ambientais capazes de avaliar o quanto as edificações são sustentáveis, entre elas uma que recebe grande destaque é a Certificação Leadership in Energy and Environmental Design (LEED). Um dos métodos adotados nessa certificação é o cálculo do desempenho energético do edifício de referência de acordo com a ASHRAE Standard 90.1, utilizando um modelo de simulação. No entanto, tal como foi criada, a LEED, bem como as normas na qual ela se baseia, leva em conta as características climáticas e construtivas de seus países de origem. Diante disso, esta pesquisa analisa as recomendações de envoltória do Apêndice G da ASHRAE Standard 90.1 ? 2016, a fim de avaliar se essa certificação deve ser aplicada no contexto brasileiro. Para isso, definiu-se um modelo de referência baseado em edifícios comerciais que receberam a Certificação LEED no Brasil. A partir desse modelo, foram realizadas simulações em dezesseis cidades brasileiras utilizando o software EnergyPlus para diferentes combinações de envoltória, além daquela proposta pela ASHRAE 90.1. Foram estabelecidos diferentes tipos de paredes, coberturas e vidros, além de outros dois parâmetros variáveis: densidade de ocupação e taxa de infiltração. O estudo mostra que a relação entre a eficiência do uso do isolamento térmico indicado pela ASHRAE e a temperatura do ar externo não é linear. Em climas muito quentes, com temperaturas constantemente mais altas do que a temperatura de setpoint do ar-condicionado, o isolamento térmico na envoltória contribui para a redução da necessidade de resfriamento. Entretanto, em climas em que a temperatura externa permanece entre as temperaturas de setpoint ? 24ºC e 18°C ? na maior parte do ano o isolamento não é tão eficiente. Em climas de temperaturas mais baixas, o isolamento volta a ser eficiente, motivo pelo qual a ASHRAE propõe o uso de isolamento na envoltória. Conclui-se que as recomendações de envoltória da ASHRAE Standard 90.1 ? 2016 adotadas pela Certificação LEED não são as mais adequadas ao clima e ao contexto brasileiro. Embora essa norma apresente bons resultados nas zonas 0 e 1, o investimento para se obter a economia mínima exigida pela certificação poderia inviabilizar a sua obtenção. Na zona 2, esse investimento poderia ser menor, mas ainda assim precisaria ser substancial. Entretanto, na zona 3 o consumo do modelo de referência foi inferior à maior parte dos modelos analisados, mostrando ser mais fácil obter a economia mínima de energia. As especificações de envoltória do modelo de referência devem considerar os sistemas construtivos empregados na região, para que seja viável a aplicação da certificação em todo o país. Além disso, elas devem também considerar os diversos parâmetros que influenciam o consumo de energia em uma edificação, como a densidade de ocupação e a taxa de infiltração.

Abstract: The civil construction sector, in addition to generating polluting activities, is one of the largest consumers of energy in the world. Buildings represent approximately 50% of the total electricity consumed in Brazil, which is why it is increasingly necessary to develop the so-called sustainable buildings. In this context, environmental certifications were created to evaluate the sustainability of buildings; and one that receives great attention is the Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) certification. One of the methods adopted in this certification is the calculation of the reference building's energy performance in accordance with ASHRAE Standard 90.1 using a simulation model. However, as it was created, LEED, as well as the standards on which it is based, consider the climatic and construction characteristics of their countries of origin. Given this, this research analyses the envelope recommendations of Appendix G of ASHRAE Standard 90.1 ? 2016 to assess whether such a certification should be applied in the Brazilian context. A reference model was defined based on commercial buildings that received LEED certification in Brazil. Based on this model, simulations were carried out in sixteen Brazilian cities using the EnergyPlus software for different envelope combinations, in addition to that proposed by ASHRAE 90.1. Different types of walls, roofs and windows were assessed, in addition to two other variable parameters: occupancy density and infiltration rate. The study shows that the relationship between the efficiency of the use of thermal insulation indicated by ASHRAE and the outside air temperature is not linear. In extremally hot climates, with temperatures constantly higher than the air-conditioning setpoint temperature, thermal insulation in the envelope contributes to reducing the need for cooling. However, in climates where the outside temperature remains between the setpoint temperatures ? 24°C and 18°C ? it is not as efficient most of the year. In cooler climates, insulation becomes effective again, which is why ASHRAE proposes the use of insulation in the envelope. It is concluded that the envelope recommendations of ASHRAE Standard 90.1 ? 2016, which are adopted by LEED certification, are not the most appropriate for the Brazilian climate and context. Although this standard presents good results in Zones 0 and 1, the investment to obtain the minimum energy savings required by the certification could make it unfeasible to obtain such savings. In Zone 2, the investment might be slightly lower but still substantial. However, in Zone 3 the energy consumption of the reference model was lower than most of the analysed models, indicating that it is easier to obtain the minimum energy savings. The envelope specifications of the reference model must consider the construction systems used in the region so that the application of the certification throughout the country is feasible. In addition, the envelope specifications must also consider the various parameters that influence energy consumption in a building, such as occupancy density and infiltration rate.