Análise da influência do entorno urbano no desempenho térmico e energético de edificação em Curitiba

Abstract

Resumo: Diversos fatores influenciam na formação microclimática urbana, como ilhas de calor, fluxo de ventos, trocas de radiação em espaços urbanos, sendo que esses fatores são pouco considerados nas simulações térmicas e energéticas das edificações pelo processo de balanço de energia ou Building energy modelling (BEM). Dentro desse contexto, essa pesquisa teve o objetivo de explorar a influência do entorno urbano na temperatura do ar e como essa mudança influencia no comportamento térmico e no consumo de energia de uma edificação, na cidade de Curitiba-PR. Utilizou-se o algoritmo Urban Weather Generator (UWG), para gerar um arquivo climático epw, considerando o entorno urbano da estação meteorológica do SIMEPAR. Como base de dados, foi utilizado o arquivo climático epw referente a estação rural do Aeroporto Afonso Pena (SWERA 838400). O raio de análise utilizado foi de 350 metros, com o centro determinado na localização das duas estações meteorológicas. Foi utilizado um plug in para o QGIS denominado Semi-Automatic Classification para tirar os valores de taxa de vegetação, área construída e área pavimentada. Após a geração do arquivo climático, a partir do arquivo SWERA 838400, foi realizada simulação térmica e energética de uma edificação que está em construção no campus da UFPR, com o auxílio de uma ferramenta de Building Information Modelling (BIM). Os resultados indicam que as temperaturas do ar externas e internas sofrem alteração devido a influência do entorno urbano. A variação de temperatura interna, para o arquivo climático SWERA 838400 e o arquivo climático modificado, chegou a 3,3ºC para os meses do inverno. Essa ainda foi a estação que mais teve variação, com aumento das temperaturas mínimas, máximas e médias. Para consumo de energia os resultados demonstraram que para o mês de agosto o consumo para refrigeração aumentou em 23% em relação a desconsideração do entorno urbano. Para consumo de energia anual, a edificação com o arquivo modificado pelo UWG teve aumento de consumo de quase 12%.

Abstract: Several factors influence the microclimate formation, such as heat islands, wind flow, radiation exchanges in urban spaces and these factors are not considered in the thermal and energetic simulations of buildings by the energy balance process or Building energy modeling (BEM). In this context, this research aimed to explore the influence of the urban environment on air temperature and its influence on thermal behavior and energy consumption of a building, in the city of Curitiba-PR. The Urban Weather Generator (UWG) algorithm was used to generate an epw climate file, considering the urban environment of the SIMEPAR meteorological station. As a database, was used the epw climate file for a rural station at the Afonso Pena Airport (SWERA 838400). To the analysis was used the influence radius of 350 meters, with the location of the two meteorological stations as the center. It was used a plug in for the QGIS called Semi-Automatic Classification to take the values of vegetation rate, built area and paved area. After the generation of the climatic file, from SWERA 838400, it was performed a thermal and energetic simulation of a building, that is under construction on the UFPR campus, using a Building Information Modeling (BIM) tool. The results indicated that the urban environment have influence in the outdoor and indoor air temperature. The indoor temperature presented a variation of 3.3% for wintertime, considering the SWERA 838400 file and the climatic file generated by UWG. Winter was the season that showed the greatest variation, registering an increase of minimum, average and maximum air temperature. Considering the energy consumption, the results showed that for August there was an increase in demand for cooling, about 23%, considering the influence of the urban environment. The annual consumption of energy also showed an increased about 12%, when considering the UWG climatic file.