Utilização de software BIM para simulação energética como ferramenta no ensino de habitabilidade

Resumo

Diante do agravamento das questões socioambientais no século XXI e com o intuito de alcançar a ideia de desenvolvimento sustentável (BRUNDTLAND, 1991), a humanidade encontra-se à procura por alternativas de meios de produção e consumo que minimizem os desperdícios, maximizando a eficiência de seus sistemas. No campo da arquitetura, mesmo que algumas posturas sejam tomadas de maneira voluntária pelo setor da construção civil, normativas vêm sendo desenvolvidas e implementadas com a finalidade de definir parâmetros mínimos de desempenho a serem atingidos pelos novos empreendimentos. Com a publicação da ABNT NBR 15.575:2021 “Edificações habitacionais – Desempenho”, em vigor desde 2013, são estabelecidos requisitos e critérios que devem ser contemplados pelas obras de arquitetura para além das normativas locais. A exemplo disso, encontram-se as especificações de desempenho dos materiais e sistemas aplicados, o detalhamento dos sistemas construtivos adotados e a indicação de simulações e ensaios realizados na etapa projetual (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DOS ESCRITÓRIOS DE ARQUITETURA, 2015). Simulações computacionais que procuram analisar o desempenho de um projeto comumente são feitas por especialistas da área e acabam ocorrendo em fases finais do processo, visto que necessitam de certa qualificação para compreender todos os parâmetros técnicos envolvidos e propor ajustes nas especificações da futura obra. Contudo, evidencia-se um potencial para a realização de simulações prévias em etapas iniciais do processo projetual para que as edificações possam ser desenvolvidas com premissas otimizadas, tornando as alterações necessárias menos críticas (CUNHA, 2010; FREIRE, AMORIM, 2011; COELHO, 2020). Buscando aproximar as simulações computacionais e os projetistas não especializados em desempenho, alguns softwares de modelagem geométrica passaram a possibilitar a realização de estudos simplificados sobre o desempenho da edificação por meio de ferramentas integradas aos seus sistemas. Com isso, torna-se possível a realização de análises prévias ainda na etapa de concepção projetual, facilitando a identificação de incompatibilidades referentes ao desempenho requisitado do edifício. Ainda assim, essas possibilidades precisam ser mais bem compreendidas pelos arquitetos e demandam novas abordagens de ensino na academia. Portanto, o objetivo deste trabalho é compreender as potencialidades do software de modelagem Archicad em conjunto de seu simulador energético integrado (EcoDesigner STAR) como um instrumento pedagógico aplicável ao ensino de Arquitetura.

Diante do exposto e a partir de uma abordagem exploratória (GIL, 2008), com enfoque no processo de ensino-aprendizagem, esta pesquisa – que atua no âmbito do grupo de pesquisa “Criatividade e Inovação no Processo de Projeto Arquitetônico” – investiga o potencial multidisciplinar de um software de modelagem da informação e de sua ferramenta de simulação energética. A hipótese levantada, então, é de que é possível utilizá-los como um instrumento pedagógico para a demonstração de conteúdos em disciplinas que considerem abordar conceitos referentes ao desempenho do projeto de edificações, facilitando a compreensão de como as especificações de materiais, sistemas e detalhamentos construtivos se refletem nos resultados das avaliações energéticas. Por se referir a uma investigação em fase inicial, fez-se necessário realizar um estudo de caso, no qual são escolhidas uma instituição de ensino de arquitetura, um software comumente utilizado pelos alunos para modelagem de edificações que contêm um módulo de simulação integrado, um edifício de referência com projeto realizado em BIM e uma disciplina do currículo acadêmico com potencial para sua aplicação. A escolha da Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) é feita devido ao vínculo dos autores com a instituição. A escolha pelo software da Graphisoft fez-se por ser o software ensinado na referida faculdade. Com relação ao modelo de referência BIM, opta-se pelo modelo avaliado no escopo de uma Design Science Research que foi elaborado por Schulz (2021), pois foi desenvolvido no software Archicad para ser implementado como um instrumento pedagógico de auxílio ao ensino da técnica construtiva woodframe na disciplina de Projeto Arquitetônico 2-C e encontra-se disponível para investigações acadêmicas. Já a escolha pela disciplina de Habitabilidade das Edificações 1, oferecida no terceiro período do curso, é feita por ser aquela que introduz conceitos relacionados a desempenho e eficiência energética, oferecendo conteúdos referentes a: Clima e Arquitetura; Análise climática; Conforto Higrotérmico; Geometria solar; Dimensionamento de aberturas e dispositivos de sombreamento e; Ventilação no Ambiente Construído. Essa identificação fez-se possível devido à análise dos planos de ensino realizada durante a avaliação da matriz curricular em desenvolvimento pela Célula BIM ANTAC da UFRGS, que conta com a participação de integrantes desta pesquisa. Nesse sentido, são encontradas possibilidades de implementação do instrumento pedagógico com a referida disciplina. 

Para que fosse possível realizar a simulação energética no modelo de referência, fez-se necessário primeiramente, compreender o procedimento de definição dos blocos térmicos no projeto e o de inserção das informações básicas referentes ao clima. Posteriormente à avaliação, foi possível verificar quais as informações foram geradas pela ferramenta e quais poderiam ser acrescentadas para que a simulação pudesse fornecer dados mais condizentes ao proposto no ambiente de ensino. Os resultados alcançados até o momento sugerem que é possível utilizar o instrumento para os seguintes processos: demonstrar a ferramenta de geolocalização para auxiliar na explicação do movimento aparente do sol; demonstrar a possibilidade de vinculação de arquivo climático dentro do software, possibilitando a leitura dos dados referente ao clima local; utilizar os dados fornecidos pelo arquivo climático para demonstrar o comportamento dinâmico de temperatura do ar, umidade relativa e radiação na localidade do projeto; demonstrar a necessidade de aproveitamento e proteção de ventos dominantes, alterando as propriedades de proteção e analisando seus impactos; explorar as propriedades térmicas dos materiais, vinculando-os aos conceitos da disciplina; utilizar a análise solar das esquadrias para demonstrar os reflexos da orientação solar e sua incidência nas aberturas inseridas em projeto, vinculando também aos conceitos da disciplina com a possibilidade de análises das áreas de aberturas e de fatores como transmitância térmica dos materiais; e, por fim, relacioná-los ao relatório de avaliação de desempenho energético oferecido automaticamente pela ferramenta. Após os testes preliminares, ainda é preciso investigar o potencial de aplicação direta e indireta do instrumento pedagógico em outras disciplinas de Habitabilidade das Edificações, assim como as de Técnicas de Edificação, Economia e Gestão da Edificação, Climatização Artificial e Projeto Arquitetônico.