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.

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

The diploma thesis with research of efficiency of renewable and low-potential energy sources of buildings. It is available on numerical simulations for sharing office and heating and cooling system buildings in DesignBuilder. There are various energy sources and ways of controlling heating and cooling. The results are evaluated in terms of time, after the expected compromises in the building, in terms of energy consumption and its price.

[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.

O conceito de desempenho de edificações vem sendo discutido pelo mundo, principalmente, após o período pós-guerra na Europa. No Brasil, as primeiras discussões se iniciaram na década de 1980, quando novas tecnologias construtivas foram introduzidas aos edifícios habitacionais. Na época, os profissionais da área perceberam que se tornava imprescindível avaliar o comportamento esperado dessas edificações durante sua vida útil. Assim, um grupo de estudo liderado pela ABNT se formou para elaborar uma série de normas técnicas relacionadas ao conceito de desempenho de edificações. Após décadas de discussões, publicou-se a norma ABNT NBR 15575/2013 - Edificações habitacionais - Desempenho, em vigor desde julho de 2013. A publicação da norma de desempenho significou um grande marco para o setor da construção civil, pois, nela são contextualizados conceitos de vida útil, prazo de garantia, manutenibilidade, incumbência de cada agente envolvido, durabilidade e estabelecidos níveis de desempenho: mínimo (M), intermediário (I) e superior (S). Para avaliar o desempenho térmico, a norma propõe dois procedimentos: simplificado e medição in-loco. O procedimento simplificado tem aspecto normativo de análise, onde é verificado o atendimento aos requisitos e critérios das propriedades térmicas dos sistemas de vedação e cobertura. No caso de resultados insatisfatórios, a análise segue pelo método da simulação computacional. No entanto, alguns estudos já apontaram discrepâncias e incertezas nos resultados de desempenho térmico relacionados ao método de simulação computacional proposto pela norma, principalmente na configuração do dia típico de projeto. A falta de definições de alguns parâmetros importantes na norma de desempenho, por exemplo, o parâmetro \"Dia Típico de Projeto\" (Design Day), tem causado questionamentos sobre a melhor forma de se aplicar a simulação computacional para determinação do nível de desempenho térmico dos edifícios. Tendo em vista esses questionamentos e a incerteza dos resultados devido à desconsideração de algumas variáveis, o presente trabalho objetiva avaliar a influência das variáveis desconsideradas pela norma de desempenho na configuração do parâmetro Design Day, do software EnergyPlus, nos resultados de desempenho térmico final da edificação. Para isso utilizou-se como modelo uma edificação multifamiliar de HIS, localizada na Cidade de Sumaré no Estado de São Paulo. Para o estudo, inicialmente, as variáveis do parâmetro Design Day (do EnergyPlus) e as equivalentes, constantes da norma de desempenho foram interpretadas. Identificaram-se seis variáveis sem definição clara e sem valores atribuídos pela norma de desempenho que foram consideradas na simulação para verificar a influência das mesmas no resultado do desempenho térmico de edificações. Concluiu-se que as variáveis de Solar Model Indicator e Sky Clearness foram as variáveis que influenciaram nos resultados de nível de desempenho térmico. Desse modo, a pesquisa verificou que os valores atribuídos a essas variáveis possibilitam que os resultados sejam favoráveis ou não. / The concept of building performance has been discussed by the whole world, especially after the postwar period in Europe. In Brazil, the first discussions have begun in the 1980s when new constructive technologies were introduced to residential buildings. At the time, the professionals of this area realized that it became essential to evaluate the expected behavior of these buildings during their useful life. Thus, a study group led by ABNT was formed to elaborate a series of technical norms related to the concept of buildings performance. After decades of discussions, the ABNT NBR 15575:2013 Standard - Residential Buildings - Performance, which was published in July 2013. The publication of the building performance standard meant a great landmark for the civil construction sector, since it includes concepts of useful life, warranty period, maintenance, responsibility of each agent involved, durability and established performance levels: Minimum (M), Intermediate (I) and Superior (S). To evaluate the building thermal performance, the Standard proposes two procedures: simplified and in loco measurement. The simplified procedure is a normative analysis aspect where the requirements fulfillment and the thermal properties criteria of the sealing walls and roofing systems are verified. In the case of unsatisfactory results, the analysis follows by the computational simulation method. However, some studies have already pointed out discrepancies and uncertainties in the thermal performance results related to the computational simulation method proposed by the referred Standard, especially in the typical design day configuration. The lack of some important parameters definitions in the Performance Standard, for example, the \"Design Day\" parameter has caused questions about the best way to apply the computer simulation to determine the level of buildings thermal performance. Considering these questions and the uncertainty on results due the lack of consideration of some variables, the present work proposes evaluate the influence of variables disregarded by the Performance Standard in the Design Day parameter configuration on the EnergyPlus software in the final results of the building thermal performance. A multi-family housing building, located in Sumare City, State of Sao Paulo, was used as a model. For the study, first, the Design Day parameter variables (of the EnergyPlus) and the equivalents variables included in the Performance Standard were interpreted. It was identified six variables with no clear definition and no values attributed by the Standard that were considered in the simulation to verify their influence on the buildings thermal performance. It was concluded that Solar Model Indicator and Sky Clearness were the variables that influenced the results of thermal performance level. In this way, the research verified that the assigned values to these variables allow being favorable results or not.

Trends such as online shopping, fast pace of lifestyle and wellness issues are key drivers for consumers' preferences of shopping activities and product selection. There is evidence that food retail has shifted towards smaller in size stores and ready meals or food products which require less time for cooking. In fact, the frozen food market has increased recently and is projected to rise by 27% by 2020. This study focuses on energy efficiency of small size frozen food supermarkets. The investigation started with in-situ monitoring of energy use and environmental conditions in two frozen food stores with different HVAC but same refrigeration systems and store operation schedules. A dynamic thermal model of frozen food stores was developed using EnergyPlus and validated using the monitored data. The model takes into account interlinked heat exchanges between building, HVAC and refrigeration systems and was used to investigate energy efficiency improvements. Two HVAC systems were examined; coupling heating, air-conditioning and ventilation (coupled system) and separating heating and air-conditioning from ventilation (decoupled system). A number of refrigeration systems (remote, centralised, cascade, transcritical CO2 booster) and working fluids were investigated. Analysis of the monitored data has shown that energy use of frozen supermarkets is at the upper range of published supermarkets energy use benchmarks (1085 kWh/m2/annum). It was also shown that sales area temperature is highly affected by HVAC controls, refrigeration equipment and transient customers' pattern. The computational study has identified energy performance of sub-systems and their interactions. Results indicate that 61% of total energy use is due to the refrigeration system while HVAC and lighting are the next most energy intensive systems. Apart from lighting upgrade to LED which offers high energy savings (23%), energy efficiency can be improved for both coupled and decoupled HVAC systems by incorporating night ventilative cooling and operating remote LT cabinets with lower ambient temperature. Night ventilative cooling can lead to reduction of 3.6% in total energy use. Centralised refrigeration systems change the heating/cooling balance and can reduce the total energy use by up to 20% for a CO2 centralised system. The results of this research project are a contribution towards better understanding of energy use in food dominant supermarkets and their energy savings potential.

Orientador: Luis Alberto Martinez Riascos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2013

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Construções). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Construções). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2013

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Construções). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010