As Vantagens Financeiras das Simulações de Energia para a Indústria da Construção
Figura 1. Simulação CFD (Computer Fluid Dynamics) para Edifício Zero Net Energia - Projeto comercial em São Paulo
Muito se fala, nos últimos anos, do uso racional da energia elétrica nas edificações para reduzir custos operacionais e para cumprir com metas internas das organizações. Independentemente do país e região climática, a busca por melhorar a eficiência energética nos edifícios é uma constante dos proprietários, investidores e gerentes de operações, responsáveis por efetuar os aperfeiçoamentos das instalações, dentro do budget anual, e atingir as metas ambientais e orçamentais.
No entanto, ainda não há a real noção da importância e utilidade das simulações de energia, tanto para novos projetos, que ainda estão no papel, quanto para edifícios existentes em operação. Na maioria das vezes, os profissionais que trabalham com Certificações Ambientais, tais como: LEED, AQUA-HQE ou Procel Edifica, veem o tema das simulações associado com algum pré-requisito ou crédito em particular, mas sem explorar todas as possibilidades e benefícios dessas ferramentas.
Portanto, o que exatamente significa "Simulações de Energia" (SE) em termos práticos para o dia o dia na indústria da construção?
Em primeiro lugar, vou explicar o que são as SE e, posteriormente, indicar as principais vantagens para os agentes envolvidos: investidores, arquitetos, engenheiros, construtoras, incorporadoras e gerentes de facilities management.
Que são as Simulações de Energia (SE)?
As simulações de energia são ferramentas computacionais que avaliam o desempenho termo-energético dos projetos e edifícios, com bases científicas físico-ambientais. Por meio delas é possível obter os consumos de energia e analisar o ciclo de vida dos sistemas, além de avaliar soluções de instalações tais como: placas fotovoltaicas, cogeração, automação, entre outros.
As SE adquiriram maior destaque após a Crise do Petróleo, quando houve uma grande preocupação pela redução do consumo de energia dos edifícios e surgiram softwares de análise, como o “EnergyPlus”.
Atualmente, existem muitas opções de softwares no mercado, com ferramentas altamente sofisticadas para a análise do comportamento dos materiais e sistemas dos edifícios. Devido a robustez dessas ferramentas computacionais e a especificidade técnica delas, quase sempre se faz necessário o trabalho com vários programas em forma colaborativa e simultânea.
A estrutura fundamental de qualquer software de análise de energia consta de duas partes: o Motor de Simulação, onde estão as equações de cálculo, e a Interface Gráfica, onde é feito o modelo tridimensional do edifício.
Figura 2. Modelo 3D (Interface Gráfica) de Simulação de Energia – Hospital Privado em São Paulo
Como funcionam as SE?
Os softwares calculam simultaneamente a interação do edifício e dos sistemas prediais com o meio ambiente (clima local) sendo obtidas as cargas térmicas e os consumos de energia.
Os dados básicos para fornecer ao modelo ou INPUT são:
Localização e Arquivo climático
Dados de Operação do Edifício
Dados da Envoltória do Edifício
Projeto de Arquitetura
Projetos de Sistemas Prediais
E os principais resultados ou OUTPUT são:
Consumo e Custo Anual/Mensal de Energia
Cargas térmicas para Aquecimento/Resfriamento
Emissões de CO2
Cálculo de Energia Renovável
Dados de Conforto Ambiental
A partir destas informações são analisados os resultados e feitos novos cenários energéticos (simulações), melhorando as partes ou sistemas que possam tornar mais eficiente os projetos, e, desta forma, possibilitando que se tome as melhores decisões financeiras e estratégicas.
Figura 3 - Resultados de Consumo de Energia Anual Tipo (Energyplus)
Quais são algumas das Vantagens das SE?
1.- Redução de Custos Iniciais
Simplificação de Sistemas e Infraestrutura
Dimensionamento otimizado de sistemas prediais
Otimização de Sistemas de Energias Renováveis
Investimentos financeiros mais seguros
Maior valorização da Propriedade/Investimento
2.- Redução de Custos Operacionais
Integração de Sistemas Prediais
Edifícios Energeticamente Eficientes
Sistemas Prediais mais eficientes
Redução nos Custos Operacionais e de Manutenção
3.- Maior Satisfação dos Ocupantes
Maior Conforto Térmica e Visual
Menor absentismo laboral
Menor Taxa de Vacância
Melhora na Saúde das pessoas
Maior retenção e atração de colaboradores
Figura 4. Análise de Iluminação Natural via Simulação Energética – Projeto Residencial
As Simulações de Energia permitem prever com mais precisão o ROI (Retorno sobre o Investimento) de qualquer empreendimento, porque conseguem avaliar integradamente as variáveis que afetam os valores envolvidos no ciclo de vida dos edifícios. Aplicando, efetivamente, os conhecimentos científicos da Engenharia e Arquitetura como um todo (através da simulação computacional), o período de payback vai ser o menor possível e a eficiência energética será de fato aplicada. As porcentagens de redução de custos variam, dependendo das medidas de eficiência energética, mas, em prédios existentes otimizados, as contas de energia podem ser reduzidas entre 20% - 80%, observando um período de operação de 1 até 3 anos. Em novos projetos, a redução de custos, em relação a projetos padrão, pode chegar a até 50%.
Para os Investidores que empregam da melhor forma possível os recursos financeiros, a fim de obter o máximo retorno, as simulações de energia são ferramentas muito úteis na tomada de decisões estratégicas no mercado.
Para Construtoras e Incorporadoras, as SE representam melhora das obras e produtos imobiliários, já que possibilita a construção de prédios de alta qualidade técnica e ambiental, o que, além de economia de custos, também configura maior satisfação de conforto para o usuário final.
Para Arquitetos e Engenheiros, as SE constituem suma ferramenta muito prática para melhorar os projetos com soluções técnicas baseadas em fundamentos científicos sólidos, aumentando a qualidade ambiental dos espaços e calculando com maior precisão os sistemas técnicos, por exemplo, com o dimensionamento de ar condicionado em função das cargas térmicas.
Para Gerentes de Facilities Management, as SE permitem testar e monitorar novos projetos de melhorias (por exemplo, instalação de fotovoltaicos ou aquecedores solares), além de simular medidas de eficiência energética nos edifícios em operação. Isto retorna como um maior grau de satisfação dos ocupantes e dos clientes que passam a gastar menos nas contas mensais.
Para obter o máximo dos benefícios das SE, o ideal é efetuar as avaliações desde o princípio dos projetos, quando é mais fácil testar modificações sem maiores custos. Ao valorizar os projetos e aplicar inteligência estratégica no início, se reduz o consumo de energia na vida útil dos empreendimentos, mas essa prática não é habitual ainda na maioria dos países.
As SE estão sendo utilizadas em muitos países desenvolvidos para fazer avaliações anuais em edifícios existentes, medindo e verificando novas instalações, por exemplo, com projetos de retrofit. Em novos projetos, uma das maiores tendências em crescimento está nos Edifícios Net Zero Energia, onde as SE representam uma parte indispensável para projetar prédios de alto desempenho.
Figura 5. Resultados de Simulação utilizando Placas Fotovoltaicas - Projeto Comercial
Conclusão
A maior vantagem econômica-estratégica das Simulações de Energia para a Industria da Construção é a capacidade de integrar todos os sistemas que operam e afetam um edifício, considerando a interação das variáveis físico-ambientais internas e externas, o que permite calcular com maior precisão o comportamento térmico e energético de uma edificação e isso se traduz em considerável redução de custos. A partir das análises científicas e financeiras das Simulações, é possível auxiliar a todos envolvidos, desde o início dos projetos até a operação e manutenção dos edifícios.
Pablo Hidalgo é Diretor da PHS Eficiência Energética (www.phsee.com)