Otimização multiobjetivo na análise de desempenho energético de uma edificação escolar. - Maciel, Thalita dos Santos (2021)
A demanda global no consumo final de energia elétrica vem crescendo 1% a cada ano e, no Brasil, essa perspectiva não é diferente. Atualmente, o setor da construção civil é um dos que mais consome recursos naturais existentes e as edificações utilizam cerca de 50% da energia que é produzida no país. Nesse cenário, os edifícios podem ser considerados peças-chave para elaboração de estratégias de mitigação de maiores impactos ambientais, sendo que sua eficiência energética pode ser alcançada através de um apropriado projeto arquitetônico. A análise realizada através do método de simulação computacional representa um grande avanço. No entanto, a multidisciplinaridade dos temas vinculados ao projeto de edificações apresenta problemas que necessitam que vários objetivos sejam alcançados ao mesmo tempo, possibilitando a utilização de métodos evolutivos. Este estudo utiliza a ferramenta de otimização multiobjetivo como auxílio à tomada de decisão de parâmetros projetuais para otimização de um edifício escolar com projeto-padrão Proinfância que deve ser adequado ao contexto das ZBs 1, 2 e 3. A escolha do objeto de estudo baseou-se na tendência brasileira de padronização dos projetos de instituições públicas e no potencial de melhoria do desempenho termoenergético apontado pela literatura. A metodologia foi dividida em 4 etapas: revisão de literatura, definição do objeto de estudo, processo de otimização e análise de resultados. A otimização multiobjetivo foi realizada com a associação do software EnergyPlus ao algoritmo NSGA-II e foram definidas como funções-objetivo a Intensidade do Uso de Energia elétrica (IUE) para aquecimento e refrigeração. Foram analisadas 5 organizações formais derivadas da solução arquitetônica inicial, onde os parâmetros variados foram a espessura do isolamento térmico das paredes externas, da cobertura e do piso, a absortância solar das paredes externas e da cobertura e a orientação solar. Ao total, foram realizadas cerca de 750.000 simulações e os resultados indicaram que a utilização de algoritmos evolutivos como ferramentas de otimização contribui de forma relevante na concepção de edificações eficientes. Quando otimizadas, todas as organizações formais apresentaram bons resultados, no entanto, a tipologia padrão otimizada foi a mais eficiente para o contexto analisado, onde o consumo final da edificação representa uma redução de 80% em relação ao consumo inicial do projeto-padrão com as características estipuladas pelo FNDE.