This study aims at a preliminary characterization of system operation uncertainty. It bases this on an analysis of the energy consumption of 6 existing buildings on the Georgia Tech campus. The analysis is speculative in nature.

AN ABSTRACT OF THE THESIS OF Rohit Kadam, for the Master of Science degree in MECHANICAL ENGINEERING, presented on DECEMBER 2, 2011, at Southern Illinois University Carbondale. (Do not use abbreviations.) TITLE: NET ZERO BUILIND ENERGY CONSERVATION MAJOR PROFESSOR: Dr. Emmanuel Nsofor This research deals with energy studies performed as part of a net-zero energy study for buildings. Measured data of actual energy utilization by a building for a continuous period of 33 months was collected and studied. The peak design day on which the building consumes maximum energy was found. The averages of the energy consumption for the peak month were determined. The DOE EnergyPlus software was used to simulate the energy requirements for the building and also obtain peak energy requirements for the peak month. Alternative energy sources such as ground source heat pump, solar photovoltaic (PV) panels and day-lighting modifications were applied to redesign the energy consumption for the building towards meeting net-zero energy requirements. The present energy use by the building, DOE Energy software simulations for the building as well as the net-zero model for the building were studied. The extents of the contributions of the individual energy harvesting measures were studied. For meeting Net Zero Energy requirement, it was found that the total energy load for the building can be distributed between alternative energy methods as 5.4% to daylighting modifications, 58% to geothermal and 36.6% to solar photovoltaic panels for electricity supply and thermal energy. Thus the directions to proceed towards achieving complete net-zero energy status were identified.

Depuis quelques années, les exigences des occupants de bâtiments ont sensiblement changé. On observe en effet une demande de confort de plus en plus rigoureux en particulier en période estivale. Cette augmentation des besoins de climatisation induit un accroissement important de la consommation d'énergie électrique dans les bâtiments, dû à une utilisation majoritaire de climatiseurs à compression mécanique de vapeur. Dans ce contexte énergétique difficile, les systèmes de rafraîchissement solaire font partie des alternatives intéressantes aux systèmes de climatisation classiques, dans la mesure où l'énergie primaire est principalement consommée sous forme de chaleur et provenant du soleil donc gratuite. L'autre grand intérêt de ces procédés est que le besoin en rafraîchissement coïncide la plupart du temps avec la disponibilité du rayonnement solaire. La compréhension et le développement de cette technologie passent par une étude expérimentale avec la réalisation d'installations pilotes à échelle réelle dans le but d'acquérir une expérience concrète. C'est dans ce sens que notre laboratoire s'est proposé de mettre en place une plateforme expérimentale d'une puissance frigorifique de 30 kWf chargée de rafraîchir des locaux d'enseignement de l'Institut Universitaire Technologique de Saint Pierre à La Réunion. La première partie de ce manuscrit présente une analyse expérimentale de cette installation. Une seconde approche purement fondamentale a été envisagée avec l'élaboration de modèles numériques permettant de prédire le comportement de l'installation dans son ensemble. Ces modèles numériques décrits sous plusieurs niveaux de finesse, sont validés par les données expérimentales avant d'être utilisés, soit comme outils de pré‐dimensionnement pour les modèles à descriptions simplifiés, soit comme outil d'optimisation et d'analyse pour les modèles détaillés. Le modèle détaillé représentant notre plateforme expérimentale a permis de réaliser une optimisation du fonctionnement de l'installation et de proposer des améliorations pour réduire la consommation d'électricité et augmenter le coefficient de performance électrique global. / In the last few years, thermal comfort research in summer has significantly increased the electricity consumption in buildings. This is mainly due to the use of conventional air conditioning systems operating with mechanical vapor compression. Solar cooling systems applied to buildings is an interesting alternative for reducing energy consumption in traditional mechanical steam compression air conditioning systems. But the understanding of this technology has to be refined through experimental study by setting up pilot plants. This study is a practical method to gain experience by analyzing all the processes behind solar cooling technology. For that purpose, our laboratory decided to install a solar cooling absorption system implemented in Reunion Island, located in the southern hemisphere. The particularity of this project is to achieve an effective cooling of classrooms, by a solar cooling system without any backup systems (hot or cold). The first part of this work presents an experimental study of this installation. Moreover, the study of these systems should have a closely purely fundamental approach including the development of numerical models in order to predict the overall installation performance. The final objective is to estimate cooling capacity, power consumption, and overall installation performance with relation to outside factors (solar irradiation, outside temperature, building loads). These numerical models described in several levels of accuracy, are validated by experimental data before being used either as tools for pre‐sizing models with simplified descriptions, either as a tool for optimization and analysis for the detailed models. The detailed model describing our experimental platform is used to carry out an optimization of pilot plant operation and to propose improvements to reduce electricity consumption and increase the overall electrical performance coefficient.

Submitted by Simone Souza (simonecgsouza@hotmail.com) on 2017-10-13T15:27:15Z No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Luciana Oliveira da Silva Lima.pdf: 5079399 bytes, checksum: 88f713ee31918d76cd02f42ec13a598c (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2017-11-07T10:32:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Luciana Oliveira da Silva Lima.pdf: 5079399 bytes, checksum: 88f713ee31918d76cd02f42ec13a598c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-07T10:32:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Luciana Oliveira da Silva Lima.pdf: 5079399 bytes, checksum: 88f713ee31918d76cd02f42ec13a598c (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / CAPES / Em projetos de eficiência elétrica, que envolve a troca de equipamentos convencionais por eficientes, existe a dificuldade de se estimar o consumo de energia elétrica ativa e a demanda de potência ativa, antes e após a execução do projeto. Porém, o software EnergyPlus tem se mostrado uma ferramenta eficaz para simulações termo energéticas, permitindo retratar os sistemas avaliados com operação muito próxima ao sistema real. Diante do expressivo aumento e a consequente necessidade do controle do consumo de energia elétrica pelo setor residencial, este trabalho propões analisar a viabilidade técnica e econômica do projeto de eficiência energética em unidades consumidoras “baixa renda”, que realiza na troca de refrigeradores antigos e ineficientes por refrigeradores novos com volume interno de armazenamento de 300 litros e Selo Procel classe A no consumo de energia elétrica, a substituição de lâmpadas incandescentes por lâmpadas fluorescentes compactas de 20W e a economia de energia de uma edificação residencial com a melhoria da sua envoltória. Desta forma, foi modelada uma edificação tipo no EnergyPlus, e realizada a simulação com o refrigerador e lâmpadas, antes e após o processo de substituição, para estimativa do consumo de energia elétrica ativa e da demanda de potência ativa. Com base nesta estimativa de redução de consumo e de demanda, foi calculada a relação Custo-Benefício do projeto pela simulação computacional e pelo método convencional, estipulado pelo Manual de Eficiência Energética da Aneel. Foi determinado o nível de eficiência energética de uma casa popular tipo, segundo o Método Prescritivo do Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Residenciais (RTQ-R). Também foi proposta uma nova modalidade de projeto de eficiência energética voltada para a melhoria da envoltória de residências, avaliando o impacto na redução do consumo e demanda de potência ativa e sua relação Custo-Benefício. / In electrical efficiency projects , which involves the exchange of conventional equipment with efficient , there is the difficulty of estimating the consumption of active power and active power demand before and after project implementation . However , EnergyPlus software has proven an effective tool for simulations energy term , allowing portray the systems evaluated with very close to the real system operation. Given the significant increase and the consequent need to control the power consumption by the residential sector , this paper proposes to analyze the technical and economic feasibility of the project on energy efficiency in consumer units "low income " , which performs the exchange of old and inefficient refrigerators for with new internal storage volume of 300 liters and Procel class A in energy consumption , replacing incandescent bulbs with compact fluorescent lamps and 20W energy saving of a residential building with improved envelope their refrigerators . Thus , one type building was modeled in EnergyPlus , and performed the simulation with the cooler and lamps before and after the replacement process for estimating consumption of active power and active power demand . Based on this estimated reduction of consumption and demand, the cost - benefit ratio of the project by computer simulation and by the conventional method stipulated by the Energy Efficiency Manual Aneel was calculated . The level of energy efficiency of a popular house type was determined according to the Prescriptive Method Quality Technical Regulation for the Level of Energy Efficiency of Residential Buildings (RTQ-R) . A new type of energy efficiency project aimed at improving the envelope of residences were also proposed for assessing the impact on reducing consumption and demand of active power and its cost-effectiveness .

This study aims to compare the energy consumption of a supermarket according to field measurements and results from building’s simulation software. Additionally, measures of energy efficiency to minimize the energy intensity of the supermarket are investigated. For such purpose, an ICA MAXI hypermarket in Bålsta, Stockholm, with a total conditioned area of 6570 m2 has being under analysis. This hypermarket operates with a trans-critical CO2 booster refrigeration system, which allows to recover the heat taken out from the refrigeration cabinets to warm up the sales area, when necessary and the only energy source it uses is electricity. Ground source energy storage is used to store part of this heat and enable an effective space heating and domestic hot water supplies. This system is also responsible to provide the required space cooling. In that sense, the referred hypermarket is using the state of the art refrigeration system for supermarkets in cold climate’s countries. Results from the field measurements performed in 2021 showed a total electricity consumptionof 1734 MWh, which corresponds to 264 kWh/m2. This value is in accordance with several studies’ conclusions. However, the values predicted by the simulation tools appointed a lower annual consumption. EnergyPlus and CyberMart software were used to simulate the power loads of ICA MAXI. Subsequently, a Python tool was used to compute the energy consumption by the refrigeration system, taking into account the demands found on the building’s simulation tools. In the end, EnergyPlus’ model predicted an annual energy consumption of 1347 MWh, which equals 205 kWh/m2. Out of the 387 MWh gap, 266 MWh are due to the assumptions taken for the energy consumed by the electrical appliances, 120 MWh resulted from the non-optimal control strategy used on the refrigerationsystem and the remaining 48 MWh were related to different outsides temperatures, predicted on the model and field measurements. This allows to conclude that by managing the current refrigerationsystem in an optimal way, 77.6 thousands of swedish kroner may be saved and the equivalent of about 11 tons of CO2 can be avoided annually. The final results from CyberMart tool were close to the EnergyPlus’ ones and this software was found to be much more user-friendly. In addition, with the aim to identify energy efficiency measures to be applied in this hypermarket, several scenarios were constructed in EnergyPlus, by changing the temperature setpoints of the system, the infiltration rate and the store’s location. Findings pointed out that adapting the indoor temperature for Summer and Winter months can lead to energy savings. / Denna studie syftar till att jämföra energiförbrukningen i en stormarknad enligt fältmätningar och resultat från byggnadens simuleringsprogram. Dessutom undersöks mått på energieffektivitet för att minimera energiintensiteten i stormarknaden. För detta ändamål har en ICA MAXI stormarknad i Bålsta, Stockholm, med en total konditionerad yta på 6570 m2 under analys. Denna stormarknad arbetar med ett trans-kritiskt CO2 booster-kylsystem, som gör det möjligt att återvinna värmen som tas ut från kylskåpen för att värma upp försäljningsområdet, när det behövs och den enda energikälla den använder är elektricitet. Lagring av markenergi används för att lagra en del av denna värme och möjliggöra en effektiv uppvärmning av utrymmen och varmvattenförsörjning. Detta system är också ansvarigt för att tillhandahålla den nödvändiga utrymmeskylningen. I den meningen använder den hänvisade stormarknaden det toppmoderna kylsystemet för stormarknader i länder med kalla klimat. Resultat från de fältmätningar som utfördes 2021 visade en total elförbrukning på 1734 MWh, vilket motsvarar 264 kWh /m2. Detta värde överensstämmer med flera studiers slutsatser. Men de värden som förutspåddes av simuleringsverktygen utsåg en lägre årlig förbrukning. Programvaran EnergyPlus och CyberMart användes för att simulera strömbelastningarna för ICA MAXI. Därefter användes ett Python-verktyg för att beräkna energiförbrukningen i kylsystemet, med hänsyn tagen till de krav som finns på byggnadens simuleringsverktyg. Till slut förutspådde EnergyPlus modell en årlig energiförbrukning på 1347 MWh, vilket motsvarar 205 kWh /m2.Av gapet på 387 MWh beror 266 MWh på de antaganden som gjorts för den energi som förbrukas av de elektriska apparaterna, 120 MWh härrörde från den icke-optimala styrstrategin som användes på kylsystemet och de återstående 48 MWh var relaterade till olika utomhustemperaturer, förutspått på modellen och fältmätningar. Detta gör det möjligt att dra slutsatsen att genom att hantera nuvarande kylsystem på ett optimalt sätt kan 77,6 tusen svenska kronor sparas och motsvarande cirka 11 ton CO2 kan undvikas årligen. De slutliga resultaten från CyberMart- verktyget låg nära EnergyPlus och denna programvara visade sig vara mycket mer användarvänlig. Dessutom, i syfte att identifiera energieffektivitetsåtgärder som ska tillämpas i denna stormarknad, konstruerades flera scenarier i EnergyPlus, genom att ändra systemets temperaturbörvärden, infiltrationshastigheten och butikens läge. Resultaten påpekade att anpassning av inomhustemperaturen för sommar- och vintermånaderna kan leda till energibesparingar.

Submitted by William Justo Figueiro (williamjf) on 2015-06-26T22:57:56Z No. of bitstreams: 1 43.pdf: 3316113 bytes, checksum: 59a696189af2b9803f0adedd6828d93e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-26T22:57:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 43.pdf: 3316113 bytes, checksum: 59a696189af2b9803f0adedd6828d93e (MD5) Previous issue date: 2012 / Banco Santander / Banespa / O trabalho apresenta um estudo do sistema de climatização do aeroporto da cidade de Porto Alegre, visando determinar e mensurar as oportunidades de redução dos seus custos operacionais utilizando o tanque de termoacumulação já existente, recurso que por razões diversas encontra-se atualmente inoperante. Para possibilitar uma avaliação global do comportamento do sistema em estudo, tanto a edificação do terminal de passageiros quanto os equipamentos integrantes da sua planta de climatização foram modelados e simulados através do programa EnergyPlus, com uso de arquivo climático específico para a cidade de Porto Alegre. As simulações ratificaram as previsões de que o sistema de climatização do aeroporto de Porto Alegre trabalha atualmente com custos de operação superiores àqueles que poderiam ser obtidos caso o sistema de termoacumulação estivesse em operação. A economia integrada ao longo de um ano pela redução de custos com as faturas de energia do aeroporto atingiu R$ 312.206,00. Ficou evidente que a redução da demanda e consumo de energia em horário de ponta são as parcelas com maior representatividade na diminuição dos custos operacionais do sistema de climatização do aeroporto, respondendo, respectivamente, por 77% e 18% sobre todas as economias obtidas nas faturas de energia após o uso da termoacumulação. Constatouse que além da redução nos valores pagos pela utilização de energia elétrica em horário de ponta, a participação da termoacumulação possibilita também redução no consumo energético dos equipamentos da planta de climatização, motivada por estratégias de operação mais eficientes. Desta forma, considerando apenas os meses de verão, as simulações apontaram uma redução média de 11% no consumo referente aos equipamentos da planta de climatização. Se para o mesmo período forem também contabilizadas as economias devido redução de demanda e consumo em horário de ponta dos equipamentos de climatização, a redução total sobre a fatura de energia do aeroporto a partir do uso da termoacumulação situase em 30%. Outra importante questão relacionada ao uso da termoacumulação diz respeito à ampliação da capacidade frigorífica que a mesma proporciona ao sistema de climatização, efeito de elevada relevância para fazer frente ao aumento na movimentação de passageiros da aviação civil dos últimos anos. Nesse sentido, as simulações apontaram um incremento de cerca de 25% na capacidade de refrigeração da planta atual, após participação do tanque de termoacumulação. Tal efeito representa notória contribuição ao aumento da longevidade das instalações existentes, limitando ou eliminando a necessidade de maiores intervenções para aumento de capacidade de refrigeração da planta até o momento em que o terminal de passageiros venha a sofrer ampliações mais significativas. / The study presents the heating, ventilation and air conditioning system (HVAC) used in Porto Alegre city airport, aiming cost reductions opportunities due to its cool storage tank operation, a feature that for various reasons is currently out use. To enable a comprehensive assessment of the system’s behavior, both the passenger terminal building and HVAC equipment were modeled and simulated using the EnergyPlus software, along with the weather file that contains Porto Alegre’s meteorological data. The simulations have reaffirmed the predictions that Porto Alegre’s airport HVAC system is currently working with operating costs above those that could be obtained if the cool storage system were in operation. The integrated economy over a year by reducing costs to the electricity bills from the airport reached R$ 312.206,00. It became notorious that the reduction of demand and energy consumption during the peak hours are the most representative from all economies, accounting respectively for 77% and 18% of the total energy bills savings after cool storage tank operation. It was found that, besides the reduction in the amounts paid for electricity at peak hours, the participation of cool storage also enables reduction in energy consumption for HVAC plant equipments, driven by more efficient operating strategies. Thus, considering only the summer months, the simulations showed an average reduction of 11% in HVAC plant equipment consumption. As for the same period, if it is also accounted for the savings due to electric demand and consumption reduction during peak hours, the total energy bill reduction for the airport after applying the cool storage tank stands at 30%. Another important issue related to the use of cool storage is the HVAC cooling capacity increase, very relevant if considering the terminal passenger handling increase along last years. In that sense, the simulations showed a 25% increase in cooling capacity for the current system after the cool storage has joined the HVAC plant. This effect is a noticeable contribution to the existing installations longevity, as it limits or eliminates the need for further increase in the airport cooling capacity, not until the time when the passenger terminal may suffer significant enlargements.

As trocas de calor entre o piso e o solo de edificações térreas é um dos aspectos mais influentes em seu desempenho térmico e energético. No entanto, devido à complexidade dos métodos de cálculo e à escassez de estudos nessa área, há ainda um grande número de incertezas quanto à sua modelagem em programas de simulação computacional. O objetivo principal desta pesquisa é identificar a forma mais correta para a modelagem das trocas de calor entre o piso e o solo de edificações térreas no programa de simulação de desempenho EnergyPlus, com o uso do pré-processador Slab. A metodologia consiste na verificação do impacto de distintas alternativas de modelagem e na comparação entre as temperaturas da interface piso e solo medidas em célula-teste e simuladas com o Slab. Com a verificação do impacto das alternativas de modelagem foi possível identificar a forma mais correta de modelagem do Slab e os parâmetros de entrada com maior impacto no desempenho térmico de uma habitação de interesse social. Já a medição em célula-teste permitiu analisar a relação entre a evolução das temperaturas da célula-teste e do solo. Verificou-se que a temperatura externa do ar (média mensal) apresenta valores bastante próximos à temperatura do solo, sugerindo que utilizar a temperatura externa pode ser uma alternativa quando não há dados do solo. Com esses dados, foi possível desenvolver simulações paramétricas com diferentes combinações de parâmetros de entrada e comparar a temperatura da interface piso e solo simulada pelo Slab com a medida. Os resultados indicaram que o Slab funciona corretamente e que gera valores de temperatura da interface piso e solo muito próximos da realidade quando este utiliza parâmetros de entrada adequados. Foi verificado também o alto potencial de impacto dos parâmetros de entrada: evapotranspiração, albedo e as propriedades do solo nos resultados do Slab. Além disso verificou-se que, o uso de outras alternativas de modelagem, no lugar do Slab, gera uma diferença muito significativa, com variação de -26,2 a -55,2% nos graus-hora de desconforto totais de uma edificação. Por fim, como síntese dessa pesquisa, foi elaborado um Manual do Slab com o objetivo de auxiliar e incentivar o uso do pré-processador / The heat exchanges between the floor and the ground of a single-story slab-on-grade building is one of the most influential aspects in its thermal and energy performance. However, due to the calculation methods complexity and the scarcity of studies in this area, there are still a great number of uncertainties regarding its modeling in computer simulation programs. The main objective of this research is to identify the most correct way to model heat exchanges between the floor and the ground of a single-story slab-on-grade building in the EnergyPlus performance simulation program using the Slab preprocessor. The methodology consists of verifying the impact of different modeling alternatives and comparing the temperature of the ground and floor interface measured in test cells and simulated with Slab. With the impact verification of the modeling alternatives, it was possible to identify the most correct way of Slab modeling and the input parameters with the greatest impact on the thermal performance of a social housing. The test-cell measurement has allowed analyzing the relationship between the evolution of test-cell and soil temperatures. It was verified that the external air temperature (monthly average) presents very close values to the soil temperature, suggesting that using the external temperature can be an alternative when there is no soil data. With these data, it was possible to develop parametric simulations with different input parameters combinations and to compare the temperature of the ground and floor interface simulated by Slab with the measurement. The results indicated that Slab works correctly and generates values of temperature of the ground and floor interface very close to reality when it uses appropriate input parameters. It was also verified the high impact potential of the input parameters: evapotranspiration, albedo and soil properties in the Slab results. In addition, it was verified that the use of other modeling alternatives, in place of Slab, generates a very significant difference, varying from -26.2 to -55.2% in the total discomfort degrees of a building. Finally, as a synthesis of this research, a Slab Manual was developed with the purpose to assist and encourage the preprocessor use

Em pauta já há algum tempo, os impactos ambientais, possivelmente gerados pela ação humana, são cada vez mais discutidos e estudados. A busca por um desenvolvimento sustentável e formas mais eficientes do consumo de energia é abordada frequentemente. No Brasil, os edifícios comerciais e públicos apresentam alta demanda de energia elétrica e os sistemas de condicionamento de ar são responsáveis por uma parcela relevante do consumo no país. Para mitigar esse consumo, o sistema de ar condicionado distribuído pelo piso tem sido proposto como uma solução, pois este é intrinsecamente mais eficiente que o sistema de ar condicionado convencional, com distribuição de ar pelo teto. O presente trabalho tem como propósito identificar o potencial de economia de energia de um sistema de condicionamento de ar com distribuição pelo piso em relação a um sistema com distribuição pelo teto, por meio da simulação computacional. Avaliaram-se também o impacto do aumento da temperatura de insuflação e do pé-direito da edificação, além do uso de ciclo economizador (controle entálpico) aplicado aos sistemas na economia de energia. Para a modelagem computacional, realizada pela ferramenta computacional EnergyPlus, tomou-se como referência uma sala de aula que contém um sistema de condicionamento de ar com distribuição pelo piso. O primeiro sistema modelado foi pelo piso, e este serviu como base para a modelagem do sistema pelo teto. Após a criação dos modelos foram executadas as simulações cujos resultados permitiram a comparação entre os consumos de energia de cada um dos sistemas. Em conformidade com a literatura, onde se afirmam que os sistemas com distribuição de ar pelo piso são mais eficientes que os convencionais (distribuição de ar pelo teto), este trabalho também concluiu que este sistema é mais eficiente, apresentando um indicador de economia de energia da ordem de 33%, para a condição: pé-direito de 3,50 m; temperatura de insuflação de 19 °C; e controle entálpico. Os resultados desta pesquisa indicam ainda que a utilização do controle entálpico tem maior influência na economia de energia se comparada ao aumento da temperatura de insuflação ou do pé-direito. / On the agenda for some time, the environmental impacts, possibly generated by human action, are increasingly discussed and studied. The demand for sustainable development and more efficient ways of energy consumption is often addressed. In Brazil, commercial and public buildings have high demand for electricity and air conditioning systems are responsible for a significant portion of this consumption in the country. The underfloor air conditioning system has been proposed as a solution to mitigate such consumption because it is intrinsically more efficient than the ceiling-based air conditioning system. The present work aims to identify the energy saving potential of an air conditioning system with underfloor air distribution comparatively to a system with ceiling air distribution, through computational simulation. Also, the impact of increased supply air temperature and the floor to ceiling height, and the use of the economizer cycle (enthalpy control) was evaluated. For the computational modeling, carried out by the EnergyPlus computational tool, a classroom that contains an air conditioning system with floor distribution was used as reference. The first modeled air distribution system was the underfloor air distribution system, and this served as a basis for the modeling of the ceiling air distribution system. After performing the models, the simulations were carried out, whose results allowed the comparison the energy consumptions between the two systems. According to the literature, where it is stated that the systems with underfloor air distribution are more efficient than the conventional ones (ceiling air distribution), this work also concludes that the system with underfloor air distribution is more efficient, presenting an energy saving indicator around 33%, for the following condition: floor to ceiling height of 3.50 m; supply air temperature of 19 ° C; and enthalpy control. The results of this research also indicate that the use of the enthalpy control has a greater influence on the energy savings compared to the increase of the supply air temperature or the floor to ceiling height.

[pt] O crescente consumo de energia é preocupante, principalmente pelo uso de sistemas de condicionamento de ar e de iluminação artificial. Nas edificações modernas, os projetos arquitetônicos vêm negligenciando os fatores que proporcionam o conforto ambiental. Baseando-se nos conceitos da arquitetura sustentável, esta dissertação propõe e modela um sistema que otimiza os parâmetros da edificação que influenciarão no consumo de energia elétrica, nos custos com a construção e na emissão de poluentes pela edificação. Propõe-se um modelo de algoritmos genéticos que, juntamente com um programa de simulação de energia, EnergyPlus, constitui o modelo evolucionário desenvolvido neste trabalho. Este modelo otimiza parâmetros como: dimensionamento de aberturas e de pédireito; orientação da edificação; condicionamento do ar; disposição de árvores no entorno da edificação; etc . O modelo evolucionário tem sua ação e eficácia testados em estudo de casos - edificações desenhadas por projetista -, em que se alteram: espessura das paredes, altura de pé direito, largura de janelas, orientação quanto ao Norte geográfico, localização de elementos sombreantes (árvores), uso ou não de bloqueadores solares. Estes fatores influenciarão no conforto térmico da edificação e, consequentemente, no consumo elétrico dos sistemas de condicionamento de ar e de iluminação artificial, que por sua vez, influenciam os parâmetros que se pretende otimizar. Os resultados obtidos mostram que as otimizações feitas pelo modelo evolucionário foram efetivas, minimizando o consumo de energia pelos sistemas de condicionamento de ar e de iluminação artificial em comparação com os resultados obtidos com as edificações originais fornecidas pelo projetista. / [en] The continuous rising on energy consumption is a concerning issue, especially regarding the use of air conditioning systems and artificial lighting. In modern buildings, architectural designs are neglecting the factors that provide environmental comfort in a natural way. Based on concepts of sustainable architecture, this work proposes and models a system that optimizes the parameters of a building that influence the consumption of electricity, the costs with the building itself, and the emission of pollutants by these buildings. For this purpose a genetic algorithm model is proposed, which works together with an energy simulation program called EnergyPlus, both comprising the evolutionary model developed in this work. This model is able to optimize parameters like: dimensions of windows and ceiling height; orientation of a building; air conditioning; location of trees around a building; etc. The evolutionary model has its efficiency tested in case studies - buildings originally designed by a designer -, and the following specifications provided by the designer have been changed by the evolutionary model: wall thickness, ceiling height, windows width, building orientation, location of elements that perform shading function (trees), the use (or not) of sun blockers. These factors influence the building s heat comfort and therefore the energy consumption of air conditioning systems and artificial lighting which, in turn, influence the parameters that are meant to be optimized. The results show that the optimizations made by the evolutionary model were effective, minimizing the energy consumption for air conditioning systems and artificial light in comparison with the results obtained with the original buildings provided by the designer.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Autodesk Revit software has been increasingly used in architecture due to the advantages brought about by the incorporation of BIM technology, which combines all the information representing a real building into a single virtual model. However, its capabilities have not yet been fully explored, such as in building simulations, for which Revit lacks detailed thermal analytical features. Thus, this study aims to examine the reliability of the interoperability between Autodesk Revit 2016 and EnergyPlus 8.4.0 by using Revit models for thermal simulations in EnergyPlus, one of the most commonly used tools for this purpose. The methodology consists of case studies targeting building models based on Case 600, from ASHRAE Standard 140, and Casa Eficiente Project, located in the city of Florianópolis, Brazil. The digital models of both buildings were produced in Revit with different modelling processes (conceptual mass or building elements with rooms or spaces) and software settings. All of these BIM models were exported in IFC, gbXML and IDF file formats and later converted through the use of additional tools in order to be opened in EnergyPlus. Such files were compared with the reference model of each building produced directly in EnergyPlus, using SketchUp containing the plug-in Legacy OpenStudio, in order to check for any distortions occurring in the process of data transfer when performing model exports and conversions. This comparison was based on parameters defined for geometry, simulation settings (materials thermal properties, building use and occupation etc.) and simulation results containing outputs of monthly internal temperatures for the thermal zones of each model. The results showed variations and similarities among the different types of modelling, export processes, and file formats used, revealing that distortions in data transfer become larger the more complex the building model is. This study points out conceptual mass models from gbXML files regardless of the export mode out of Revit as a viable alternative to be used in conjunction with EnergyPlus, as they preserve the geometrical accuracy of the building, even as some Revit default settings may be transferred over, thus failing to reflect some of the aspects of the real built environment. However, it was found that Revit models in general are not recommended for these types of exports due to the resulting rework needed for correcting files. It was concluded that the interoperability between Autodesk Revit and EnergyPlus is not perfect, as their combined use allows for data transfers that make possible the thermal simulation of buildings, however, in this exchange there are distortions in the exported geometries and lack of the necessary data for correct simulation in all exported models. / O programa computacional Autodesk Revit tem seu uso crescente na prática de projetos de arquitetura devido às vantagens pela incorporação da tecnologia BIM, a qual reúne todas as informações que representam uma edificação real em um único modelo virtual. Contudo suas capacidades ainda não são totalmente exploradas, inclusive no âmbito de simulação computacional de edificações no qual o programa carece de ferramentas para análises térmicas detalhadas do ambiente construído. Portanto, este estudo objetivou analisar o grau de confiabilidade da interoperabilidade entre os programas Autodesk Revit 2016 e EnergyPlus 8.4.0, para verificar o uso de modelos digitais de edificações criados no Revit em simulações térmicas realizadas na ferramenta EnergyPlus, uma das mais difundidas para este fim. A metodologia consistiu em estudos de caso com modelos de edificações baseados no Case 600, da norma ASHRAE Standard 140, e no Projeto Casa Eficiente, localizado em Florianópolis. Os modelos digitais de ambas as edificações foram produzidos no Revit com diferentes processos de modelagem (massas conceituais ou elementos de construção com ambientes ou espaços inseridos) e configurações do programa. Todos estes modelos BIM foram exportados nos formatos de arquivo IFC, gbXML e IDF e posteriormente convertidos para a extensão suportada pelo EnergyPlus, com o auxílio de ferramentas adicionais, para serem abertos no programa. Tais arquivos foram comparados com o modelo de referência de cada edificação produzido diretamente no EnergyPlus, por meio do programa SketchUp com o plug-in Legacy OpenStudio, para verificar as distorções na transferência das informações quando foi realizada a exportação e conversão dos modelos. Esta comparação foi feita com base em parâmetros definidos para as geometrias, configurações de simulação (propriedades térmicas dos materiais, padrões de uso e ocupação, entre outros) e resultados das simulações com valores de saída para as temperaturas internas mensais das zonas térmicas de cada modelo. Os resultados demonstraram variações e similaridades entre os tipos de modelagem, de processo de exportação e de formato de arquivo utilizado, cujas distorções na transferência dos dados são maiores quanto mais complexo for o modelo da edificação. A pesquisa apontou que os modelos de massas conceituais provenientes de arquivos gbXML, independentemente do modo de exportação a partir do Revit, configuraram-se como alternativa mais viável para utilização no EnergyPlus, por se manterem mais próximos à geometria da edificação, ainda que sejam transferidas configurações padrão do Revit que podem não retratar a realidade do ambiente construído. Porém, foi verificado que, de maneira geral, os modelos digitais do Autodesk Revit não são recomendados para esse tipo de exportação devido ao retrabalho diante da necessidade de correções nos arquivos. Concluiu-se que não é perfeita a interoperabilidade entre os programas computacionais Autodesk Revit e EnergyPlus, pois existe a possibilidade de transferência de informações para simulações térmicas de edificações, entretanto nesta troca há distorções nas geometrias e falta de dados necessários para a correta execução da simulação em todos os modelos exportados.