Calibração de um modelo de simulação computacional: estudo de caso de uma edificação de Ensino Superior

Abstract

A necessidade de reduzir os impactos gerados pelo uso excessivo de recursos energéticos, e consequente a alta demanda por energia, traz à discussão a importância da eficiência energética em edificações. Nesse contexto, as simulações computacionais se apresentam como ferramentas auxiliares ao processo de compreensão do uso da edificação e seus respectivos sistemas, possibilitando a sua otimização. No entanto, os resultados gerados com as simulações computacionais tendem a diferir do observado na edificação em operação. Por esse motivo, destaca-se a importância da calibração do modelo de simulação computacional, que torna os resultados do processamento do modelo mais confiável e preciso, fazendo com que as ações de eficiência energética possam ser tomadas com maior segurança. Tendo em vista a importância das simulações computacionais e considerando o papel das universidades como centro de inovação e boas práticas, essa pesquisa tem por objetivo a calibração de um modelo de simulação energética de uma edificação de ensino superior existente. Para a realização dessa calibração foram conduzidas medições do consumo de energia elétrica e auditorias energéticas na edificação, de modo a possibilitar o ajuste do modelo computacional baseado em evidências. O processo de calibração resultou em um modelo calibrado a nível mensal. Com as verificações de usos finais do modelo simulado, observou-se que o consumo com o condicionamento do ar representa aproximadamente metade do consumo anual de energia elétrica na edificação. Com base no modelo calibrado, três cenários de ações de eficiência energética foram explorados: 1. Sistema de iluminação, 2. Sistema de condicionamento de ar, e 3. Janelas. As experiências obtidas com esse estudo demonstraram que a substituição de sistemas de iluminação e a atualização dos sistemas de condicionamento de ar podem gerar reduções de até 34% no consumo energético anual da edificação. Além disso, o estudo evidenciou a importância da calibração e da análise de cenários para a identificação de ações de eficiência energética. Essas experiências reforçam o papel das simulações computacionais calibradas no suporte à tomada de decisões para a redução do consumo de energia e a promoção da sustentabilidade nas edificações.

Abstract: The need to reduce the impacts generated by the excessive use of energy resources, and consequently the high energy demand, brings to the discussion the importance of energy efficiency in buildings. In this context, computational simulations present themselves as tools to assist the process of understanding the use of the building and its respective systems, enabling its optimization. However, the results generated with computational simulations tend to differ from what is observed in the building in operation. For this reason, the importance of calibrating the computational simulation model stands out, as it makes the model processing results more reliable and accurate, allowing energy efficiency actions to be taken with greater confidence. Considering the importance of computational simulations and the role of universities as centers of innovation and good practices, this research aims to calibrate an energy simulation model of an existing higher education building. To carry out this calibration, measurements of electricity consumption and energy audits were conducted in the building, enabling the adjustment of the computational model based on evidence. The calibration process resulted in a model calibrated at a monthly level. With the verification of the end uses of the simulated model, it was observed that air conditioning consumption represents approximately half of the building's annual electricity consumption. Based on the calibrated model, three energy efficiency action scenarios were explored: 1. Lighting system, 2. Air conditioning system, and 3. Windows. The experiences obtained with this study demonstrated that replacing lighting systems and updating air conditioning systems can generate reductions of up to 34% in the building's annual energy consumption. Furthermore, the study highlighted the importance of calibration and scenario analysis in identifying energy efficiency actions. These experiences reinforce the role of calibrated computational simulations in supporting decision-making for reducing energy consumption and promoting sustainability in buildings.