Avaliação de ciclo de vida energético em edificações a partir de modelagem bim e simulação termo energética : aplicação utilizando revit e energyplus

Abstract

Resumo: Os métodos tradicionais de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) no setor da Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC) exigem esforços e períodos de tempo significativos para serem realizados, ocorrendo normalmente ao final da construção. Visto que o uso do Building Information Modeling (BIM) vem se desenvolvendo cada vez mais na indústria de AEC, o presente trabalho propõe e prescreve um método de condução de Avaliação de Ciclo de Vida Energético (ACVE) em edificações usando recursos de modelagem em BIM e simulação termo-energética. Com objetivo de auxiliar a tomada de decisão em projetos para edificações mais sustentáveis, o método de ACVE proposto tem o intuito de permitir análises e/ou comparações para diferentes configurações de projetos. O método de ACVE proposto analisa impactos durante todo ciclo de vida da edificação, incluindo as fases de pré-operação, operação e pós-operação. As categorias de impacto avaliadas neste método de ACV são: consumo de energia e emissão de CO2. Através do método de pesquisa Design Science Research, o artefato desenvolvido é o próprio método de ACVE aplicado com o uso dos software Revit e EnergyPlus. O estudo está contextualizado para projetos de edificações brasileiras, ou seja, são consideradas informações tecnológicas, processos de projeto, sistemas e processos construtivos, legislações, normalizações, bancos de dados de materiais, matriz de fontes energéticas e outros aspectos relacionados e adaptados à realidade do Brasil. A validação do método de ACVE, foi realizada através da criação e aplicação de um modelo de teste para uma edificação residencial localizada na cidade de Curitiba. Os resultados da pesquisa apresentam uma análise qualitativa da aplicação da ACVE, descrevendo os pontos positivos do artefato desenvolvido e dificuldades encontradas na aplicação e testes. O método de ACVE proposto se mostrou satisfatório como ferramenta de auxílio na seleção de materiais e tomada de decisão em projetos, permitindo fácil visualização dos resultados de forma a favorecer a identificação clara e detalhada dos elementos que exercem maior influência nos impactos durante todo ciclo de vida. A possibilidade de criar bibliotecas próprias, com parâmetros compartilhados no Revit permite que o método seja aplicado diversas vezes pelo projetista ou profissional responsável pelas análises energéticas e de ciclo de vida de forma mais automatizada. O processo de exportação do modelo BIM para o software de simulação termo-energética apresentou vantagens significativas, principalmente quanto à atribuição das propriedades dos materiais aos seus respectivos elementos. A exportação foi realizada no formato gbXML para o formato IDF através da ferramenta OpenStudio e com o auxílio do plugin Euclid no Sketchup. Ao final do trabalho também está prescrito um passo à passo para replicação da método de ACVE. Uma das principais considerações feitas em relação ao que foi proposto é que a quantificação dos impactos ambientais estimados a partir do método testado não poderá servir como base para comparar os impactos causado por duas edificações diferentes. Não faz sentido comparar o consumo de energia e emissões de gás carbônico entre construções que estão localizadas em diferentes contextos climáticos, culturais, regionais e geográficos, pois estas condições tem influência direta nos resultados.

Abstract: Traditional Life Cycle Assessment (LCA) methods in Architecture, Engineering and Construction (AEC) requires several efforts to be performed, and usually occurring at the end of construction. Since Building Information Modeling (BIM) is increasing and developing on AEC industry, this work proposes and prescribes a Life Cycle Energy Assessment (LCEA) conduction method using BIM modeling and thermal and energy simulation. The LCEA proposed method intent to allow design analysis and comparisons, helping in decision-making processes for sustainable constructions. This method analyzes impacts throughout building life cycle, including the pre-operation, operation and post-operation phases. Impacts categories that are considered in this research include energy consumption and CO2 emissions. Through the Design Science Research method, the artifact developed is the LCEA method itself applied with Revit and EnergyPlus software use. The research is contextualized for Brazilian building projects. In other words, it was considered technological information, design and construction processes, legislations, standards, materials databases, energy sources and other aspects applied in Brazil. The LCEA method validation occurs through a test model creation and application for a residential building located at Curitiba. The research results presents a qualitative analysis about the LCEA method application. It describes the artifact gains and difficulties found by applying and testing it. The LCEA method proposed proved to be satisfactory as a material selection and decision-making tool, allowing easy results visualization, showing clearly and detailing elements that exert the greatest influence on the impacts throughout the life cycle. Possibility of creating own libraries with shared parameters in Revit allows method to be applied in an automated way several times by designers and professionals responsible for energy and life cycle analyzes. The exportation process from BIM model file to the energy simulation software presented advantages, regarding materials properties assignment to their respective elements. The exportation was performed in gbXML file format to the IDF file through OpenStudio tool and with Euclid plug-in in SketchUp. In the end, also there is step by step prescription of the LCEA method, in order to allow its replication. It is important to emphasize that environmental impacts estimated from the tested method should not be compared with impacts caused by different buildings. It makes no sense to compare energy consumption and carbon dioxide emissions between buildings that are located in different climatic, cultural, regional and geographic contexts, as these conditions have a direct influence on final results.