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Tipo: Tese
Título: Otimização multiobjetivo do projeto de edificações residenciais para obtenção de baixo consumo energético na Região Sul do Brasil
Autor(es): Linczuk, Vinícius Cesar Cadena
Primeiro Orientador: Bastos, Leopoldo Eurico Gonçalves
Resumo: Ao longo da história, os povos construíram suas edificações buscando o conforto e a segurança em um processo intuitivo de adaptação às condições locais e ao clima. Diante de um recente cenário de previsão de esgotamento de recursos energéticos convencionais, a sociedade tem buscado conciliar a utilização de fontes renováveis (sol e ventos) para o condicionamento térmico das edificações, e assim conseguir uma consequente redução do consumo de energia. A realização de edificações com baixo consumo energético tem sido mais intensificada em países de clima predominantemente frio, onde as edificações se sobressaem pela concepção adotada de aquecimento solar passivo, além de um alto nível de isolamento térmico. Mas, atualmente, devido às mudanças climáticas e as ilhas de calor urbano, estas edificações têm se afastado de uma proposta de adaptabilidade ao clima. Na literatura têm sido relatadas ocorrências de superaquecimento e baixa qualidade do ar interior, levando a ser questionado o modelo superisolado quanto ao desempenho desejado. No Brasil, são recentes as pesquisas sobre as edificações residenciais de baixo consumo energético e a aplicação por meio da regulamentação em vigor é de caráter voluntário. Embora o processo seja inicial, um crescente consumo de eletricidade está sendo evidenciado pelo crescimento populacional e pelo padrão contemporâneo de uso da energia e de condicionamento dos ambientes. Fato que concorre para maior responsabilidade do arquiteto quando da concepção do projeto arquitetônico de adotar estratégias bioclimáticas de modo a minimizar o futuro consumo energético do edifício. Assim, decisões como estabelecer uma orientação mais favorável para ganho de radiação solar alcançam maior complexidade quando se considera a interação de diversas variáveis frente a maximização ou minimização de objetivos que podem se apresentar antagônicos, especialmente em climas temperados. A resolução de problemas complexos faz parte dos estudos da Pesquisa Operacional, um ramo interdisciplinar que faz uso da matemática para auxílio à tomada de decisão através de técnicas de otimização. Em razão dos avanços da ciência da computação, recentes pesquisas na área da construção civil têm adotado um processo de otimização multiobjetivo com o uso de algoritmos evolutivos (genéticos) que oferecem a oportunidade de combinação e melhoria adaptativa de soluções para determinados problemas. Essas ferramentas têm se demonstrado úteis à aplicação na área de estudos do desempenho da edificação e, principalmente, nos estudos dedicados às edificações de baixo consumo energético. A tese teve por objetivo principal contribuir para o desenvolvimento de edificações de baixo consumo energético em clima temperado diante de decisões assertivas na fase de concepção do projeto arquitetônico. Pretendeu-se alcançar adequadas condições de conforto higrotérmico e qualidade do ar interior, sob condições de menor consumo energético e baixo investimento associado, por meio de um método de análise multiobjetivo para otimização de variáveis do envelope da edificação, com a aplicação prioritária de estratégias passivas em resposta ao clima da Região Sul do Brasil. A pesquisa revelou especificidades climáticas na área de estudo, níveis às variáveis mais indicados à obtenção de edificações com melhores desempenhos, evidenciando o alcance de edificações de baixo consumo energético a um menor custo adicional.
Abstract/Resumen: Throughout history, people have built their buildings looking for comfort and safety in an intuitive process of adapting to local conditions and climate. In view of the recent depletion scenario of conventional energy resources, society has sought to reconcile the use of renewable sources (sun and wind) for the thermal buildings conditioning, and thus achieve a consequent reduction in energy consumption. The design of low-energy buildings has been more intensified in countries with a predominantly cold climate, where the buildings are characterized by their adopted passive solar heating concept, with a high level of thermal insulation. But, currently due to climate change and urban heat islands, these buildings have moved away from a proposal for adaptability to the climate. Overheating and low indoor air quality have been reported in the literature, leading to the questioning of the super-isolated model as to the desired performance. In Brazil, research on low-energy residential buildings is recent and the application through the regulations in force is voluntary. Although the process is initial, an increasing consumption of electricity is being evidenced due the population growth and the contemporary style of energy use and conditioning of the environments. This shows the responsibility of the architects to adopt bioclimatic strategies in the architectural early design stage in order to reduce the future building energy consumption. Thus, decisions such as defining a more favorable orientation for the solar radiation gain, reach greater complexity when considering an interaction of several variables in view of a maximization or minimization of objectives that may be antagonistic, mainly in temperate climates. The resolution of complex problems is part of the studies of Operational Research, an interdisciplinary branch that makes use of mathematics to aid decision making with the use of optimization techniques. Due to advances in computer science, recent research in the field of construction has adopted a multi-objective optimization process with the use of evolutionary (genetic) algorithms that offer the opportunity to combine and adaptively improve solutions to certain problems. These tools have proven to be useful for application in the building performance field studies and, mainly, in studies dedicated to low-energy buildings. The main objective of the thesis is to contribute to the development of low-energy buildings in a temperate climate, showing the need of adequate decisions in the early design phase of the architectural design. It was intended to achieve adequate conditions of hygrothermal comfort and indoor air quality, under conditions of lower energy consumption and low associated investment, through a multi-objective analysis method for the optimization of building envelope, with the priority application of passive strategies iresponsive to the climate of the Brazilian Southern Region. The research emphasizes the diversity of climatic conditions found for the studied area, and analyses bioclimatic strategies levels to the most suitable to be obtained buildings with low-energy performances and presenting lower additional cost.
Palavras-chave: Edificações de baixo consumo energético.
Simulação termo-energética.
Otimização multiobjetivo.
Algoritmos Genéticos.
Clima Subtropical Úmido.
Região Sul do Brasil.
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Sigla da Instituição: UFRJ
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/6441
Data do documento: Abr-2020
Nível: Doutorado
Aparece nas coleções:Arquitetura e Urbanismo

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