Avaliação de consumo de energia e qualidade do ambiente interno: estudo de caso em escola de ensino fundamental em Florianópolis/SC

Abstract

Este trabalho apresenta uma avaliação do consumo de energia e da qualidade do ambiente interno (QAI) em uma escola pública de ensino fundamental em Florianópolis/SC. A pesquisa foi desenvolvida por meio de uma abordagem de avaliação pós-ocupação, integrando auditoria energética, medições in loco da QAI, questionário de satisfação dos ocupantes e simulação computacional calibrada utilizando o programa EnergyPlus. A auditoria energética consistiu no levantamento de todos os sistemas e equipamentos consumidores de energia elétrica, realizado detalhadamente por ambiente. Para equipamentos representativos, como geladeiras, freezers e micro-ondas, foram efetuadas medições in loco de potência. Os valores obtidos foram combinados com os perfis de uso, permitindo estimar os usos finais de energia anual, de verão e de inverno. As medições da QAI contemplaram os domínios térmico, lumínico e de qualidade do ar em duas salas de aula, com monitoramento de uma semana em cada sala, nas estações quente e fria. No domínio térmico, foram registradas temperatura do ar, umidade relativa, temperatura de globo e velocidade do ar. No domínio lumínico, realizou-se uma medição pontual de iluminância no plano de trabalho, e a qualidade do ar foi avaliada pela concentração de CO2. Além disso, a avaliação da QAI incluiu a aplicação de questionário de satisfação dos ocupantes abrangendo os domínios térmico, lumínico, qualidade do ar e acústico. A análise energética revelou densidades de potência de iluminação (DPI) e de equipamentos (DPE) abaixo dos parâmetros normativos, mas a QAI indicou níveis de iluminância insuficientes, evidenciando que baixo consumo não significa eficiência. Observou-se também que cargas internas padronizadas em simulações computacionais tendem a superestimar o consumo real, reforçando a importância de dados medidos para calibrar as simulações. A avaliação da QAI também identificou problemas no domínio térmico e na qualidade do ar interno, com horários fora da faixa de temperatura operativa e episódios de altas concentrações de CO2 associados à operação inadequada do sistema de climatização e à falta de renovação de ar eficiente. Medidas de eficiência energética foram propostas e avaliadas por simulação computacional, indicando que é possível reduzir o consumo e melhorar simultaneamente o conforto, desde que adotadas estratégias integradas de projeto, operação e uso da edificação. O estudo fornece evidências para revisão de parâmetros de simulação e referência práticas para gestão e políticas de melhoria do ambiente escolar.

Abstract: This paper presents an assessment of energy consumption and indoor environmental quality (IEQ) in a public elementary school in Florianópolis, Santa Catarina. The research was conducted using a post-occupancy evaluation approach, integrating an energy audit, on-site IEQ measurements, an occupant satisfaction questionnaire, and a calibrated computer simulation using the EnergyPlus program. The energy audit consisted of a detailed survey of all electrical energy-consuming systems and equipment in each environment. For representative equipment, such as refrigerators, freezers, and microwaves, on-site power measurements were taken. The values obtained were combined with usage profiles, allowing for estimates of annual, summer, and winter energy end uses. IAQ measurements covered the thermal, lighting, and air quality domains in two classrooms, with one week of monitoring in each room during the hot and cold seasons. In the thermal domain, air temperature, relative humidity, globe temperature, and air velocity were recorded. In the lighting domain, a spot measurement of illuminance was taken at the work surface, and air quality was assessed by CO2 concentration. In addition, the IAQ assessment included a satisfaction questionnaire for occupants covering the thermal, lighting, air quality, and acoustic domains. The energy analysis revealed lighting power densities (LPD) and equipment power densities (EPD) below regulatory parameters, but the IAQ indicated insufficient illuminance levels, showing that low consumption does not mean efficiency. It was also observed that standardized internal loads in computer simulations tend to overestimate actual consumption, reinforcing the importance of measured data to calibrate simulations. The IAQ assessment also identified problems in the thermal domain and indoor air quality, with times outside the operating temperature range and episodes of high CO2 concentrations associated with improper operation of the air conditioning system and lack of efficient air renewal. Energy efficiency measures were proposed and evaluated by computer simulation, indicating that it is possible to reduce consumption and simultaneously improve comfort, provided that integrated strategies for building design, operation, and use are adopted. The study provides evidence for reviewing simulation parameters and practical references for management and policies to improve the school environment.