Otimização multiobjetivo orientada ao desempenho térmico para o projeto de edificações de baixo consumo de energia na Região Sul do Brasil

Abstract

Resumo O objetivo deste artigo é apresentar o potencial de uma otimização multiobjetivo orientada para soluções de projeto arquitetônico que contemplem melhores condições de conforto térmico e redução do consumo de energia. Para tanto, o estudo é aplicado a um modelo constituído de única zona térmica, para o qual foram considerados distintos valores para os parâmetros construtivos. São considerados para o envelope: a orientação solar, as propriedades dos materiais opacos e transparentes da envoltória, as dimensões da janela e da proteção solar. Utilizou-se nas simulações o software EnergyPlus associado à ferramenta de parametrização e otimização JEPlus+EA. O processo de otimização visa minimizar os indicadores de graus-hora para aquecimento (GHa) e de resfriamento (GHr). Essa minimização revela-se de interesse para as cidades situadas na Região Sul do Brasil de clima temperado úmido, nas quais há necessidade de adoção de estratégias de projeto conflitantes em função das condições de inverno e verão. Os resultados para as configurações dos envelopes e orientação de implantação do modelo são apresentados por meio da Fronteira de Pareto. Assim, torna-se possível identificar a relação entre os diversos parâmetros de projeto assumidos, com a minimização dos requerimentos estabelecidos de consumo de energia para o modelo arquitetônico analisado.Abstract The aim of this paper is to present the potential of a multi-objective optimisation of architectural design solutions that offer better thermal comfort conditions and lower energy consumption. The study was applied in a rectangular box model as a single thermal zone, and different values were considered for the constructive parameters of the building. In addition, the following elements of the envelope were also analysed: solar orientation, the properties of opaque and transparent materials, window dimensions and sunshade. The EnergyPlus software associated with the JEPlus + EA parameterisation and optimisation tool were used for the simulations. The optimisation process considered the minimisation for both the Heating Degree Hours (GHa) and Cooling Degree Hours (GHr). This minimisation is interesting for cities with a humid temperate climate in southern Brazil, where it is necessary to adopt conflicting building design strategies due to the different winter and summer conditions. The results for the envelope configurations for one given model site orientation are presented through the Pareto Frontier. Hence, it is possible to identify the relationship between the various designed parameters assumed, with the minimisation of the established energy consumption requirements for the architectural model analysed.