Thermal performance-based design using parametric modelling

Authors

DOI:

https://doi.org/10.46421/entac.v20i1.5912

Keywords:

Parametric modelling, Thermal performance, Design optimization

Abstract

The emergence of performance standards and programs to encourage and evaluate the energy efficiency of buildings (PBE Edifica, RTQ-R, RTQ-C) has reinforced discussions about the thermal performance of residential buildings, one of the indispensable requirements for the comfort and well-being of users. Computer simulation is recommended during the early stages of the project to evaluate the building envelope even before it is built. This work aims to carry out a form-finding simulation, seeking the best thermal performance according to the calculation of the percentage of occupancy hours within the operating temperature range (PHFT) of NBR 15.575-1. In this sense, parametric modeling is a facilitator for initial performance analyses. To this end, the methodology is based on Performance-Based Design, considering a design process oriented towards a performance parameter, by carrying out thermal simulations and modifying geometry parameters and material properties until optimum performance is achieved. The results show that it is possible, through design optimization combined with computer simulation, to simulate more than 750 scenarios of configurations of a model, which can present a configuration with a performance up to 50% better than the worst-case scenario, with a PHFT of 100% being achieved in 523 scenarios, and the importance of choosing the absorptance of the paints of the building envelope in order to provide better performance, and the orientation of the openings of the model in the thermal performance. 

Author Biographies

Vinicius Gomes de Almeida, Universidade Federal da Paraíba

Mestrado em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade de São Paulo.

Doutorando em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal da Paraíba (João Pessoa - PB, Brasil)

Felipe Tavares da Silva, Universidade Federal da Paraíba

Doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal da Paraíba. Professor Associado na Universidade Federal da Paraíba (João Pessoa - PB, Brasil)

References

EASTMAN, C. et al. Manual de BIM: um guia de modelagem da informação da construção para arquitetos, engenheiros, gerentes, construtores e incorporadores. 1. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. 500p.

LAMBERTS, R.; et al. Eficiência energética na arquitetura. 3. ed. Rio de Janeiro: ELETROBRAS/PROCEL, 2014. Disponível em: <http://www.labeee.ufsc.br/sites/default/files/apostilas/eficiencia_energetica_na_arquitetura.pdf>, Acesso em: 06 Julho 2023

EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA (EPE). Balanço Energético Nacional 2023: Ano base 2022. Rio de Janeiro: EPE, 2023.

AGÊNCIA BRASILEIRA DE DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL (ABDI). Guia 1: Processo de Projeto BIM. Brasília, DF:ABDI, 2017

MCNEEL EUROPE. Rhinoceros 5.0. 2017. Disponível em: <https://www.rhino3d.com/>, Acesso em: 06 Julho 2023

ØSTERGÅRD, T.; JENSEN, R. L.; MAAGAARD, S. E. Building simulations supporting decision making in early design A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 61, p. 187 201, ago. 2016.

ROUDSARI, M. S.; PAK, M. Ladybug: A Parametric Environmental Plugin for Grasshopper to Help Designers Create an Environmentally-Conscious Design. In: Conference of International Building Performance Simulation Association, 13, 2013, Chambéry. Proceedings [...] France: IBPSA, 2013.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15575: Edificações Habitacionais – Desempenho Parte1: Requisitos Gerais. Rio de Janeiro, 2021.

STRUNGE, J. W. Building performance simulation in architectural design, in : Advanced Building Skins Conference, Proceedings [...] Bern, 2017.

LOPES, F. S. D.; SILVA, V. L.; LABAKI, L. C. Calibração de um modelo preditivo para eficiência energética em edifícios de escritório In: ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 17., 2018, Foz do Iguaçu. Anais [...] Porto Alegre: ANTAC, 2018.

AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS (ASHRAE). ASHRAE 140: standard method of test for the evaluation of building energy analys computer programs. Atlanta, GA: ASHRAE, 2014

LAMBERTS, R.; et al. Inserção de simulações de desempenho térmico no processo de projeto. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, SP, v. 12, p. e021011, 2021. DOI: http://dx.doi.org/10.20396/parc.v12i00.8657346.

RODRIGUES, C. O. de M.; PEDRINI, A. Integração da simulação termoenergética nas primeiras fases do processo projetual: o estudo de seis casos. Ambiente Construído, [S. l.], v. 17, n. 1, p. 245–266, 2016. Disponível em: https://seer.ufrgs.br/index.php/ambienteconstruido/article/view/63427. Acesso em: 18 abril 2024.

OXMAN, R. Theory and design in the first digital age. Design Studies, São Paulo, v. 27, n. 3, p. 229-265, mai. 2006.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15575: Edificações Habitacionais – Desempenho Parte 1-1: Base-padrão de arquivos climáticos para a avaliação do desempenho térmico por meio do procedimento de simulação computacional. Rio de Janeiro, 2021.

MUNICÍPIO DE JOÃO PESSOA. Lei Nº 1. 347, de 27 de abril de 1967. Institui o código de obras do munícipio de João Pessoa. João Pessoa, PB. 1967

LABORATÓRIO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE EDIFICAÇÕES (LABEEE). Desenvolvimento de um modelo equivalente de avalição de propriedades térmicas para a elaboração de uma biblioteca de componentes construtivos brasileiros para o uso no programa EnergyPlus. 2017. Disponível em: <https://labeee.ufsc.br/sites/default/files/publicacoes/relatorios_pesquisa/Biblioteca_ComponentesConstrutivos_0.pdf> Acesso em 26 mai. 2023

DORNELLES, Kelen Almeida. Absortância solar de superfícies opacas: métodos de determinação e base de dados para tintas látex acrílica e PVA. 2008. 160p. Tese (Doutorado) - Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2008.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15220: Desempenho térmico de edificações Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações. Rio de Janeiro, 2005.

DIAS, L. DE S. et al. Simulação termoenergética e lumínica de fachadas com brises no clima tropical. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, v. 14, p. 1–22, 2023.

NEUFERT, E. A Arte de Projetar em Arquitetura. 42. ed. Porto Alegre: Bookman, 2022.

Published

2024-10-07

How to Cite

ALMEIDA, Vinicius Gomes de; SILVA, Felipe Tavares da. Thermal performance-based design using parametric modelling. In: NATIONAL MEETING OF BUILT ENVIRONMENT TECHNOLOGY, 20., 2024. Anais [...]. Porto Alegre: ANTAC, 2024. p. 1–12. DOI: 10.46421/entac.v20i1.5912. Disponível em: https://eventos.antac.org.br/index.php/entac/article/view/5912. Acesso em: 25 nov. 2024.

Issue

Section

Conforto Ambiental e Eficiência Energética

Similar Articles

<< < 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.