The low thermoenergetic performance of buildings leads to increasing final consumption of electricity in the construction sector. The demand for air conditioning has contributed significantly to this increase and may be directly related to inadequate architectural planning. Through the establishment of a multi-objective optimization strategy, it is possible to identify performance improvement parameters for these buildings. This study discusses the performance of four multi-objective optimization algorithms applied to a standard project on early childhood education, developed by the Brazilian government program Proinfância, implemented in bioclimatic zone 2. Energy use intensity (IUE) for heating and cooling were defined as objective functions and five variables were changed: the thickness of the thermal insulation of the external walls and the floor, the absorptance of the external walls and roof, and solar orientation. The SPEA2 algorithm showed the best permance, achieving a solution capable of reducing IUE by approximately 92% in heating and 52% in cooling, when compared to the reference case.

Resumo Obaixo desempenho termoenergético das edificações resultou em uma progressão no consumo final de energia elétrica pelos setores da construção civil. A demanda por climatização artificial contribui significativamente para esse crescimento e pode estar diretamente relacionada a um inadequado planejamento arquitetônico. Através de uma estratégia de otimização multiobjetivo é possível identificar parâmetros de melhoria do desempenho desses edifícios mediante dois ou mais objetivos. Este estudo discute o desempenho de quatro algoritmos de otimização multiobjetivo aplicados a um projeto-padrão Proinfância tipo 2, implantado na zona bioclimática 2. Foram definidas como funções-objetivo a intensidade do uso de energia elétrica (IUE) para aquecimento e resfriamento e foram alteradas cinco variáveis: a espessura do isolamento térmico das paredes externas e do piso, a absortância solar das paredes externas e da cobertura, e a orientação solar. O algoritmo SPEA2 apresentou o melhor desempenho, alcançando uma solução capaz de reduzir aproximadamente 92% de IUE por aquecimento e 52% por resfriamento, em relação ao consumo do caso base.

Abstract Many countries already design efficient buildings with low consumption needs, mainly through photovoltaic solar energy (PV). However, that is still considered a high-investment energy source, especially in Brazil. Nevertheless, considering that coatings can represent between 6 and 20% of the cost of a building, and assuming that they can be replaced by PV modules, it is important that this avoided cost be included in the final cost of this technology. The aim of this study is to analyse the economic parity and the energy performance of a photovoltaic solar facade (PVSF) of a commercial building, compared to one coated with usual building materials. The energy performance of the building was simulated using the EnergyPlus software and the PVSF energy generation calculation using solar radiation data by the Radiasol program. The simulation results indicated that an PVSF compared to usual façades does little to reduce building consumption. It does, however, contribute to the supply of 56.38% of that consumption. The financial analysis is based on a comparison between usual building systems and the photovoltaic solar system (PVS), with a return on the investment in, at best, 4 years.

Resumo Muitos países já projetam edificações eficientes e com necessidades baixas de consumo, principalmente através da energia solar fotovoltaica (FV). Entretanto, essa ainda é considerada uma fonte de alto investimento, principalmente no Brasil. Porém, considerando que os revestimentos podem representar entre 6% e 20% do custo da edificação e, partindo do princípio que estes podem ser substituídos por módulos FV, é importante que esse custo evitado seja computado no custo final desta tecnologia. O objetivo deste trabalho é analisar a paridade econômica e o desempenho energético de uma fachada solar fotovoltaica (FSFV) de um edifício comercial, comparada com outra revestida com materiais usuais da construção civil. A simulação do desempenho energético do edifício foi feita através do software EnergyPlus, e o cálculo da geração de energia da FSFV foi realizado com a utilização de dados de disponibilidade de radiação solar com base no programa Radiasol. Os resultados das simulações indicaram que uma FSFV comparada com fachadas usuais auxilia pouco na redução de consumo da edificação. Porém, contribui com o suprimento de 56,38% desse consumo. A análise financeira parte da comparação entre sistemas usuais da construção civil com o sistema solar fotovoltaico (SFV), tendo um retorno de investimento, na melhor das hipóteses, de 4 anos.

ABSTRACT This work aims to analyze the thermoenergetic and luminous performance of a building with office characteristic activities with electrochromic glasses through comparative study, considering common glasses of 3mm and 6mm. For the computational simulation were used the EnergyPlus software. Simulations were performed with the Clear common glass Clear of 3 mm and 6 mm and the electrochromic glass Sage Glass 9 mm with the purpose of analyzing the lighting, the energy consumption, and the level of thermal comfort coming from the artificial climatization and the natural ventilation, respectively. The simulations were performed in two bioclimatic zones, in bioclimatic zone 2 (ZB 2) and in bioclimatic zone 8 (ZB 8), where it was used the climate files from the city of Camaquã and the city of Manaus, respectively. With the results obtained it was possible to observe that the building with electrochromic glasses presented the best level of thermal comfort in the hours occupied, and that the energy consumption for cooling decreases as the coloration increases, especially in the ZB 8, since it is a region of warm weather. It was noted that in the ZB 2 in some months of the year, the electrochromic glass remains totally discolored, since the temperature of setpoint was always higher than the external temperature. It was also possible to observe that it is fundamental analyze the solar orientation for the best positioning of the building’s openings.

RESUMO Este trabalho tem como objetivo analisar o desempenho termoenergético e luminoso de uma edificação com atividades características de escritórios com vidros eletrocrômicos através de estudo comparativo, considerando vidros comuns de 3mm e 6mm. Para a simulação computacional foi utilizado o programa EnergyPlus . Foram realizadas simulações com o vidro comum Clear 3mm e de 6mm e o vidro eletrocrômico Sage Glass 9mm com a finalidade de analisar a iluminação, o consumo de energia, e o nível de conforto térmico provenientes da climatização artificial e da ventilação natural, respectivamente. As simulações foram realizadas em duas zonas bioclimáticas, na zona bioclimática 2 (ZB 2) e na zona bioclimática 8 (ZB 8), onde utilizou-se os arquivos climáticos da cidade de Camaquã e da cidade de Manaus, respectivamente. Com os resultados obtidos foi possível observar que a edificação com vidros eletrocrômicos apresentou melhor nível de conforto térmico nas horas ocupadas, e que o consumo de energia para resfriamento diminui conforme o aumento da coloração principalmente na ZB 8, por se tratar de uma região com clima quente. Notou-se que na ZB 2 em alguns meses do ano o vidro eletrocrômico permanecia totalmente descolorido, já que a temperatura de setpoint era sempre maior que a temperatura externa. Também foi possível observar que é fundamental analisar a orientação solar para o melhor posicionamento das aberturas na edificação.