Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:28:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338876.pdf: 6240422 bytes, checksum: 764f8d7c8af8464fd82e4fcc5d7a1a3c (MD5) Previous issue date: 2015 / O desempenho térmico e energético de edificações residenciais é influenciado por vários fatores, como: as características arquitetônicas; as propriedades termofísicas dos materiais; os equipamentos; os sistemas de iluminação e de condicionamento artificial; a ventilação natural; as variáveis ambientais e, principalmente, o comportamento dos usuários. O objetivo deste trabalho é investigar a influência do comportamento do usuário no desempenho térmico e energético de edificações residenciais, considerando que os ambientes de permanência prolongada das edificações atendem às condições de conforto térmico. A influência do comportamento do usuário foi investigada por meio de simulação termoenergética de quatro modelos de edificações residenciais: dois unifamiliares e dois multifamiliares. Foram simulados três cenários de estilos de vida e três níveis de comportamento dos usuários combinados com os parâmetros termofísicos da envoltória. As simulações termoenergéticas foram desenvolvidas no programa EnergyPlus com o arquivo climático da cidade de Florianópolis. A interação entre o sistema de condicionamento artificial e a ventilação natural foi controlada por meio do Energy Management System (EMS). A influência do comportamento do usuário foi analisada por meio do consumo de energia para condicionamento artificial e do percentual de horas de conforto térmico durante o período de ocupação. Os resultados mostraram que as edificações unifamiliares e multifamiliares apresentaram diferentes usos finais para condicionamento artificial. As edificações unifamiliares apresentaram consumo de energia superior ao das edificações multifamiliares. No entanto, as edificações multifamiliares consumiram mais energia para resfriamento. Na análise dos indicadores de eficiência energética, os resultados mostraram que os indicadores kWh/m² e kWh/m²CA não são adequados para avaliar o desempenho energético de edificações que possuem diferentes áreas. O indicador de consumo de energia per capita em função do tempo de ocupação, representou melhor a demanda de energia para condicionamento artificial das edificações residenciais. A análise de sensibilidade dos parâmetros termofísicos da envoltória e dos parâmetros comportamentais mostrou que os parâmetros mais influentes são diferentes para edificações unifamiliares e multifamiliares. Para as edificações unifamiliares foram os parâmetros termofísicos da envoltória e nas multifamiliares foi o comportamento do usuário que apresentou o maior impacto no consumo de energia para condicionamento artificial. Os resultados mostraram a complexidade em definir valores para as propriedades termofísicas da envoltória, devido a diferentes soluções para o consumo de energia para aquecimento, resfriamento e para condições de conforto térmico. A pesquisa mostrou que o comportamento do usuário pode influenciar o desempenho termoenergético das edificações residenciais, apresentando maior influência nas edificações multifamiliares.<br> / Abstract : Thermal and energy performance in residential buildings is influenced by several factors, such as architectural features; thermophysical properties of materials; equipment; lighting and artificial air conditioning systems; natural ventilation; environmental variables, and especially by the users behavior. The aim of this study is to investigate the influence of user behavior on thermal and energy performance in residential buildings, taking into account the thermal comfort in bedrooms and living rooms. The influence of user behavior was investigated using building energy simulation in four different typologies: two houses and two multi-family residential buildings. Three routines scenarios and three types of user behavior were combined with thermophysical properties of building envelope. The energy performance of each typology was simulated using the building energy simulation program EnergyPlus, taking into account the weather file of Florianópolis, Brazil. The Energy Management System (EMS) controlled the interaction between artificial air conditioning system and natural ventilation. The energy consumption result for artificial air conditioning and the percentage hours of thermal comfort during occupied period were used to assess the influence of user behavior. The results indicated that dwellings and multi-family residential buildings had different end uses for artificial air conditioning. Dwellings showed an energy consumption result above than multi-family buildings. However, the multi-family buildings presented higher cooling energy consumption. According to the energy efficiency indicators, the results showed that kWh/m² and kWh/m²CA are not accurate for assessing the energy performance of buildings that have different areas. The energy consumption index per capita according to the occupied period better represented the energy demand for artificial air conditioning for residential buildings. The sensitivity analysis related to the thermophysical and user behavior parameters showed that the most significant parameters are different for dwellings and multi-family residential buildings. For dwellings, the most significant parameters that had the greatest impact on the energy consumption for artificial air conditioning were the thermophysical. For multi-family, the most significant parameters were the user behaviors. Based on results, it was possible to observe the difficulty of setting values for the thermophysical properties of building envelope due to different solutions related to cooling and heating energy consumption and thermal comfort conditions. The study results indicate that user behavior can influence the thermal and energy performance in residential buildings, mainly in multi-family buildings.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:37:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338875.pdf: 3652646 bytes, checksum: 7f752bed8a39fb754074173cde0ba8fd (MD5) Previous issue date: 2015 / O objetivo deste trabalho é desenvolver e validar um método baseado na Análise de Ciclo de Vida (ACV) para quantificar e avaliar o impacto ambiental devido à implantação de sistemas integrados de aproveitamento de água pluvial e água cinza em habitações residenciais unifamiliares. A primeira etapa do método é a definição do escopo do estudo, onde são determinadas a função e configuração dos sistemas, a unidade funcional e o horizonte de tempo da análise. Na etapa de diagnóstico de água e esgoto são analisados o consumo de água e a produção de esgoto na habitação, e estimados o potencial de economia de água potável e a redução de esgoto. A avaliação do impacto social é uma etapa opcional que visa analisar a aceitabilidade das fontes alternativas de água adotadas. No inventário são catalogados os dados de entrada e saída relacionados aos sistemas por meio de equações propostas para quantificação dos efeitos ambientais. Na fase de avaliação de impacto de ciclo de vida, os dados quantificados no inventário são traduzidos em impactos ambientais com o auxílio de programas computacionais específicos para ACV. Uma consulta a um painel de especialistas foi realizada para o aperfeiçoamento do método proposto, e para comprovar a aplicabilidade do método foi realizado um estudo de caso. Com a aplicação do método avaliou-se comparativamente os efeitos ambientais da implantação de um sistema integrado de aproveitamento de água pluvial e água cinza em relação ao sistema hidráulico predial convencional de abastecimento de água potável. O desenvolvimento do estudo se deu por meio de levantamentos in loco em habitações de interesse social na região metropolitana de Florianópolis, sul do Brasil, e também parcialmente por meio de análise teórica. No estudo de caso, verificou-se que por meio da integração de aproveitamento de água pluvial e água cinza, o potencial médio de economia de água potável seria de 41,9%, enquanto o máximo potencial de economia, 53,4%. O potencial de economia de água potável obtido como o uso exclusivo de água cinza seria 19,4% do consumo total de água, e o potencial de redução de esgoto 40%. Na avaliação de impactos de ciclo de vida pelos métodos ReCiPe H e CML 2 baseline 2000 gerenciados pelo programa SimaPro, versão 7.3, verificou-se que os efeitos ambientais mais significativos estavam relacionados à fase de operação dos sistemas. O método se mostrou válido e adequado para avaliação do impacto ambiental da implantação de sistemas integrados de aproveitamento de água pluvial e água cinza residenciais. As principais contribuições do método dizem respeito à avaliação ambiental dos impactos de sistemas alternativos de água e à geração de subsídios para tomada de decisão, em diferentes níveis de atuação e por diferentes envolvidos no processo de inovação. Portanto, poderá servir como ferramenta de apoio a decisão para projetistas, empresários, pesquisadores e gestores do setor de abastecimento de água. Além disso, o método poderá contribuir para recomendação de potenciais medidas de mitigação de impactos ambientais. Também poderá contribuir para o desenvolvimento de políticas públicas específicas para incentivo do uso residencial de fontes alternativas de água.<br> / Abstract : The objective of this study is to develop and validate a method by using the concepts of LCA to quantify and assess the environmental impact due to the implementation of integrated rainwater harvesting systems and greywater in houses. The first phase of the method is the definition of the scope of the study, where the function and configuration of the systems, the functional unit and the lifespan of the analysis are determined. At the phase of diagnosis of water and wastewater, the consumption of water and wastewater generation in the house are analysed, and the potential for potable water savings and wastewater reduction are estimated. The social impact assessment is an optional step that aims to examine the social acceptability of alternative water sources. In the inventory, input and output data related to the systems by means of equations to quantify the environmental effects are catalogued. In the life cycle impact assessment phase, data quantified in the inventory are converted into environmental impacts using specific computer programmes for LCA. A consultation with a panel of experts was conducted in order to improve the proposed method; and a case study was carried out to check the applicability of the method. By applying the proposed method the environmental effects of implementing a rainwater and greywater integrated system compared to a conventional water supply system was assessed. The development of the study was based on on-site survey in low-income houses in Florianópolis, Southern Brazil, and also on theoretical analysis. The average potential for potable water savings through the integrated use of rainwater and greywater in the case study was 41.9%, while the maximum potential savings was 53.4%. The potential for potable water savings obtained for the use of greywater was 19.4% of total water consumption, and the potential for wastewater reduction was 40%. The most significant environmental effects in the assessment of the life cycle by using the methods Recipe H and CML 2 baseline 2000 managed by software SimaPro version 7.3 were related to the operational phase. The method was valid and appropriate to assess the environmental impact of the implantation of integrated rainwater harvesting and residential greywater systems. The main contributions of the method are related to the environmental assessment of alternative water systems and generation of subsidies for decision making at different levels of action and different stakeholders in the innovation process. Therefore, it can serve as a decision support tool for designers, researchers and managers of the water supply sector. Furthermore, the method can contribute to the recommendation of potential mitigation of environmental impacts. It can also contribute to the development of specific public policies to encourage residential use of alternative water sources.