Classificação do desempenho energético de janelas para uso em edificações residenciais em climas brasileiros

Abstract

Este trabalho propõe o desenvolvimento de um processo de classificação do desempenho energético de janelas destinadas às edificações residenciais em climas brasileiros, abrangendo os consumos de resfriamento e aquecimento. Para avaliar esses desempenhos energéticos, optou-se por utilizar simulação computacional, empregando o software EnergyPlus 9.6. Inicialmente, foram selecionadas 15 diferentes cidades com climas representativos para o Brasil, com base em localização geográfica, zona bioclimática e disponibilidade de arquivos climáticos (SWERA e INMET). O modelo computacional adotado foi uma tipologia residencial de 50 m² de área total, como suas características construtivas e cargas térmicas internas, previamente estabelecidas por uma pesquisa anterior à esta. Foram considerados quatro tipos de perfis de janela e 14 tipos de vidro, aplicados em composição simples e insulada, totalizando 28 combinações de vidros. Os resultados foram registrados e processados em planilhas do Microsoft Excel, a partir dos quais foram desenvolvidas duas equações de regressão capazes de prever o consumo de energia de resfriamento e aquecimento para diferentes composições de janela. Nas análises de consumo de resfriamento da residência, as diferenças entre os modelos com janelas maiores e menores ultrapassou 360 kWh/ano, enquanto nos casos de aquecimento, as maiores diferenças registradas não passaram de 40 kWh/ano. Para a classificação das janelas, os resultados foram analisados com base no percentual de redução de consumo energético em relação a um modelo de referência para cada clima, correspondente ao modelo com maior consumo registrado naquela cidade. Chegou-se a resultados bastante discrepantes, com uma das cidades atingindo uma economia máxima de 55%, enquanto outras tiveram suas máximas em 7%. Diante disso, os resultados foram normalizados para possibilitar a classificação dos cenários em uma mesma escala, com base na sua redução de consumo energético.

Abstract: This work proposes the development of a process for classifying the energy performance of windows intended for residential buildings in Brazilian climates, covering cooling and heating consumption. To evaluate these energy performances, it was decided to use computer simulation, using the EnergyPlus 9.6 software. Initially, 15 different cities with representative climates for Brazil were selected, based on geographic location, bioclimatic zone and availability of climate files (SWERA and INMET). The computational model adopted was a residential typology with a total area of 50 m², as well as its construction characteristics and internal thermal loads, previously established by previous research. Four types of window profiles and 14 types of glass were considered, applied in simple and insulated composition, totaling 28 glass combinations. The results were recorded and processed in Microsoft Excel spreadsheets, from which two regression equations were developed capable of predicting cooling and heating energy consumption for different window compositions. In the analysis of home cooling consumption, the differences between models with larger and smaller windows exceeded 360 kWh/year, while in the case of heating, the largest differences recorded did not exceed 40 kWh/year. To classify the windows, the results were analyzed based on the percentage of reduction in energy consumption in relation to a reference model for each climate, corresponding to the model with the highest consumption recorded in that city. Very discrepant results were achieved, with some cities achieving a maximum economy of 55%, while others had their maximum savings at 7%. Therefore, the results were normalized to enable the classification of scenarios on the same scale, based on their reduction in energy consumption.