Plataforma iterativa para predição do desempenho energético de habitações em sistemas construtivos leves

Autores

DOI:

https://doi.org/10.46421/entac.v20i1.5783

Palavras-chave:

Aprendizagem de máquina, Árvore de decisões, Simulações computacionais, Eficiência energética, Habitação de interesse social

Resumo

O objetivo do estudo foi desenvolver uma ferramenta de decisões projetuais que visa dar suporte ao projetista quanto ao desempenho energético da envoltória de habitações de interesse social em sistema leve. Para isso, foi aplicado um método de árvore de decisão em um treinamento de um conjunto de dados que contempla 2048 simulações de uma habitação em sistema construtivo leve, para o clima de São Paulo, Brasil. Com base no treinamento dos dados por meio de um algoritmo fornecido pela biblioteca Scikit-Learn e usando a linguagem de programação Python, pode-se realizar a predição do consumo de energia para diferentes combinações de envoltória de habitações em sistema construtivo leve. Posteriormente, por meio da técnica de benchmarking foi definida uma escala de consumo que visa classificar a habitação em três níveis de desempenho sendo: eficiente; típica; ou ineficiente. Por fim, foi desenvolvida uma interface iterativa para análise de desempenho energético de habitações em sistemas leves permitindo ao projetista identificar quais as combinações de parâmetros construtivos resultam em menores valores de consumo de energia e maiores níveis de eficiência energética.

Biografia do Autor

Guilherme Natal Moro, Universidade Estadual de Londrina

Graduado em Engenharia Civil pela Universidade Estadual de Londrina (Londrina - PR, Brasil).

Rafaela Benan Zara, Universidade Estadual de Londrina

Mestrado em Engenharia Civil pela Universidade Estadual de Londrina. Doutoranda em Engenharia Civil na Universidade Estadual de Londrina (Londrina - PR, Brasil). 

Rodrigo dos Santos Veloso Martins, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Doutorado em Informática pela Universidade Federal do Rio de Janeiro. Professor Adjunto na Universidade Tecnológica Federal do Paran´á (Apucarana - PR, Brasil).

Thalita Gorban Ferreira Giglio, Universidade Estadual de Londrina

Doutora em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina. Professora Associada na Universidade Estadual de Londrina (Londrina - PR, Brasil).

Referências

NUNES, G. H. et al. Thermo-energetic performance of wooden dwellings: Benefits of cross-laminated timber in Brazilian climates. Journal of Building Engineering, v. 32, p. 101468, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101468

RUKAVINA, J. M. et al. Development of lightweight steel framed construction systems for nearly-zero energy buildings. Buildings, v.12, n.7, p.929, 2022. DOI: https://doi.org/10.3390/buildings12070929

MIRANDA, F. M.; SANTOS, M. S. The building material selection importance at the building design process for its sustenability. In: CIB World Building Congress 2007. 2007. Disponível em: http://www.irbnet.de/daten/iconda/CIB4909.pdf. Acesso em: 31 outubro 2019.

SONG, Y.; ZHANG, H. Research on sustainability of building materials. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018. IOP Publishing. Disponível em: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/452/2/022169/pdf

CEI-Bois, European Confederation of Woodworking Industries. Disponível em: https://www.cei-bois.org/cop26. Acesso em: 31 março 2022.

SOARES, N. et al. Energy efficiency and thermal performance of lightweight steel framed (LSF) construction: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 78, p. 194-209, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.04.066

PAJEK, L. et al. Improving thermal response of lightweigth timber building envelopes during cooling season in three European locations. Journal of Cleaner Production, v. 156, p. 939-952, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.04.098

ARKAR, C.; DOMJAN, S.; MEDVED, S. Lightweight composite timber façade wall with improved thermal response. Sustainable Cities and Society, v. 38, p. 325 332, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scs.2018.01.011

LAROCA, C.; KRUGER, E. L.; MATOS, J. M. Avaliação de desempenho térmico de protótipo de habitação social desenvolvido para o estado de Santa Catarina. In: XII Encontro Nacional de Tecnologia no Ambiente Construído, 2008, Fortaleza. Anais [...] Fortaleza, 2008.

CALDAS, L. R. et al. Avaliação do Ciclo de Vida Energético (ACVE) e do Desempenho Térmico de Uma Habitação de Light Steel Framing com o Uso de Diferentes Tipos de Isolantes Térmicos. Revista Eletrônica de Engenharia Civil, v. 11, n.2, p. 1-14, 2016. DOI: https://doi.org/10.5216/reec.V11i2.37863

TONELLI, C.; GRIMAUDO, M. Timber buildings and thermal inertia: Open scientific problems for summer behavior in Mediterranean climate. Energy and Buildings, v. 83, p. 89-95, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2013.12.063

ROSSI, M.; ROCCO, V. M. External walls design: the role of periodic thermal transmittance and internal areal heat capacity. Energy and Buildings, v. 68, p. 732-740, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2012.07.049

YANG, L. et al. A kind of PCMs-based lightweight wallboards: Artificial controlled condition experiments and thermal design method investigation. Building and Environment, v. 144, p. 194-207, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.08.020

SOLGI, E. et al. A parametric study of phase change material characteristics when coupled with thermal insulation for different Australian climatic zones. Building and Environment, v. 163, p. 106317, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.106317

LEITZKE, R. et al. The use of multi-objetive evolutionary algorithms to assess phase change materials in a residence with light framings in bioclimatic zones 1, 2 and 3. Energy and Building, v. 284, p. 112847, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2023.112847

SOUZA, H. A.; AMPARO, L. R.; GOMES, A. P. Influência da inércia térmica do solo e da ventilação natural no desempenho térmico: um estudo de caso de um projeto residencial em light steel Framing. Ambiente Construído, v. 11, n. 4, p. 113-128, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/S1678-86212011000400009

ROCHA, A. C. et al. Avaliação do desempenho térmico de fachada com painéis leves em edificações de múltiplos pavimentos. In: XVI Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, 2016, São Paulo. Anais [...] São Paulo, 2016.

PELAZ, B. et al. Analysis of the influence of wood cladding on the thermal behavior of building façades; characterization through simulation by using different tools and comparative testing validation. Energy and Building, v. 141, p. 349-360, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.02.054

AWAD, H. et al. Evaluation of the thermal and structural performance of potential energy efficient wall systems for mid-rise wood-frame buildings. Energy and Buildings, v. 82, p. 416-427, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.07.032

ADEKUNLE, T. O.; NIKOLOPOULOU, M. Thermal comfort, summertime temperatures and overheating in prefabricated timber housing. Building and Environment, v. 103, p. 21-35, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2016.04.001

ZARA, R. B. Influência dos parâmetros termofísicos no desempenho térmico de edificações residenciais em sistemas construtivos leves. 2019. 177p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Estadual de Londrina, Londrina, 2019.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 15575: Edificações habitacionais - Desempenho. Rio de Janeiro, 2013.

MORO, G. N.; MARTINS, R. S. V.; GIGLIO, T. G. F. Aplicação de um modelo de aprendizado de máquina em estudo de eficiência energética de edificações: foco para sistemas construtivos leves. Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, v.13, n.3, p. 75-84, 2022. DOI: https://doi.org/10.5433/1679-0375.2022v43n1p75

PEDREGOSA, F. et al. Scikit-learn: Machine learning in Python. The Journal of machine Learning research, v. 12, p. 2825-2830, 2011.

TSANAS, A.; XIFARA, A. Accurate quantitative estimation of energy performance of residential buildings using statistical machine learning tools. Energy and Buildings, v. 49, p. 560-567, 2012.

SILVA, M. K. P. D. et al. Desenvolvimento de benchmark energético em centros de saúde. 2022.

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Publicado

2024-10-07

Como Citar

MORO, Guilherme Natal; ZARA, Rafaela Benan; MARTINS, Rodrigo dos Santos Veloso; GIGLIO, Thalita Gorban Ferreira. Plataforma iterativa para predição do desempenho energético de habitações em sistemas construtivos leves. In: ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 20., 2024. Anais [...]. Porto Alegre: ANTAC, 2024. p. 1–12. DOI: 10.46421/entac.v20i1.5783. Disponível em: https://eventos.antac.org.br/index.php/entac/article/view/5783. Acesso em: 19 out. 2024.

Edição

Seção

Conforto Ambiental e Eficiência Energética

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