O trabalho na arquitetura sempre se baseou em processos e raciocínios lógicos, seguindo um fluxo de informações para solucionar questões referentes ao habitat humano. A partir da década de 1960 iniciou-se o desenvolvimento de métodos de incorporação da computação no trabalho do arquiteto, buscando tornar o processo de projeto mais eficiente. Entretanto, a influência do uso de ferramentas computacionais nas fases iniciais de projeto ainda é pouco explorada. A grande maioria dos arquitetos continua utilizando métodos tradicionais para a geração da forma, utilizando o computador simplesmente como suporte, sem aproveitar seu grande potencial para a realização de tarefas repetitivas na geração de alternativas. Os novos sistemas de modelagem paramétrica têm revolucionado essa fase do trabalho, mas ainda obrigam o arquiteto a se adaptar aos métodos e metáforas escolhidos por seus programadores, reduzindo sua liberdade de criação. Somado a esse fator, o surgimento de certificações ambientais e etiquetas de eficiência energética tem envolvido esforços para o desenvolvimento de métodos quantitativos para análise de projetos de edificações. Desse modo, projetar um edifício sustentável é sinônimo de quantificar seu impacto. A simulação computacional permite avaliar a quantidade desses impactos nas edificações, tornando possível analisar esses danos ainda em fase de projeto. Em atenção à necessidade do uso de simuladores nas etapas iniciais de projeto e à integração destes aos programas de modelagem paramétrica, desenvolvedores vêm realizando esforços para suprir essa lacuna. O progresso nesse campo de estudo tem sido realizado em integrar os motores de simulação termoenergética computacional existentes aos programas BIM (Building Information Modeling). Portanto, o objetivo deste trabalho é desenvolver um fluxo de trabalho para geração de um modelo paramétrico a partir de design algorítmico em estudos de viabilidade de edificações para análise termoenergética. O trabalho utiliza o Dynamo do Revit como ferramenta de design algorítmico para gerar a volumetria 3D automatizada para edifícios de escritórios e compara esse modelo à interoperabilidade BIM-CAD-BEM e BIM-BEM. O primeiro processo testa arquivos STL e DWG do sistema CAD exportados ao SketchUp e convertidos no Euclid para simulação computacional, sendo verificados posteriormente no EnergyPlus. O segundo processo exporta o modelo BIM gerado por massa conceitual e por elementos construtivos gerados no Dynamo e Revit diretamente para o Insight 360 e depois os exporta para o EnergyPlus. É realizada então uma análise comparativa aos modelos gerados em CAD e BIM. Os resultados validam para uma interoperabildiade mais confiável na proposta entre os modelos BIM e BEM, pois os arquivos CAD não suportam configurações de energia. A proposta de automatização de design algorítmico para geração de volumes 3D para o BIM e simulação se mostra viável, mas ainda é limitada pela integração entre os softwares. / The work in architecture has always been based on processes and logical thinking, following a flow of information to solve questions concerning human habitat. From the 1960s onwards, the development of methods of incorporating computing into the architect\'s work began, making the design process more efficient. However, the influence of the use of computational tools in the early design stages is still little explored. The vast majority of architects continue to use traditional methods for form generation, using the computer only as support, without taking advantage of their great potential for performing repetitive tasks in the generation of alternatives. The new parametric modeling systems have revolutionized this stage of the work, but still compel the architect to adapt to the methods and metaphors chosen by their programmers, reducing their freedom of design. Added to this factor, the emergence of environmental certifications and energy efficiency labels has involved efforts to develop quantitative methods for analysis of building projects. In this way, designing a sustainable building is synonymous of quantifying its impact. The computational simulation allows to evaluate the amount of these impacts in the buildings, making it possible to analyze these damages still in the design stage. Due to the need to use simulators in the early design stages and to the integration of these to parametric modeling programs, developers have been making efforts to fill this gap. The progress in this field of study has been realized in integrating the existent computational thermos-energetic simulation engines to the BIM (Building Information Modeling) programs. Therefore, the objective of this work is to develop a workflow for generating a parametric model from algorithmic design in feasibility studies for thermoenergetic analysis of buildings. The work uses Revit Dynamo as an algorithmic design tool to generate automated 3D volumetry for office buildings and compares this model between BIM-CAD-BEM and BIM-BEM interoperability. The first process tests CAD system with STL and DWG files exported to SketchUp and converted to Euclid for energy computer simulation and later verified in EnergyPlus. The second process exports the BIM model generated by conceptual mass and building elements generated in Dynamo and Revit directly to Insight 360 and then exports them to EnergyPlus. A comparative analysis is then made to the models generated in CAD and BIM. The results validate for a more accurate interoperability in the proposal between the BIM and BEM models, because CAD files do not support energy settings. The proposed algorithm design automation for 3D volume generation for BIM and simulation is feasible, but it is still limited by the integration between the programs.

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.