o novo centro de pesquisas da Petrobras Rio de Janeiro eco-eficiência: conforto ambiental e energia na arquitetura de menor impacto ambiental CENPES II o novo centro de pesquisas da Petrobras Rio de Janeiro LABAUT – Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética Departamento de Tecnologia da Arquitetura Faculdade Arquitetura de Urbanismo – Universidade de São Paulo

Rio de Janeiro / Baía de Guanabara

programa de usos CENPES II: 1 Prédio Central 2 Laboratórios 3 Centro de Convenções 4 Realidade Virtual 5 Empreiterópolis 6 Oficinas 7 Orquidário 8 Planta Piloto 9 Restaurante 10 CENPES I

o edital do concurso e o interesse por uma arquitetura de menor impacto ambiental

premissas de projeto 1. orientação solar adequada 2. forma arquitetônica: adequada aos condicionantes climáticos locais e padrão de uso para a minimização da carga térmica interna 3. material construtivo das superfícies opacas e transparentes: termicamente eficiente 4. superfícies envidraçadas: taxa de WWR (window wall ratio) adequada às condições de conforto térmico e luminoso internos 5. proteções solares externas: adequadas às fachadas 6. ventilação natural: aproveitamento adequado dos ventos para resfriamento e renovação do ar interno 7. aproveitamento da luz natural 8. uso da vegetação 9. sistemas para uso racional de água e reuso 10. materiais de baixo impacto ambiental: dentro do conceito de desenvolvimento sustentável

a busca pela certificação “verde” LEED, Leadership in Energy and Environmental Design (Green Building Rating System), DOE, USA,1996

fases de desenvolvimento do projeto de eco-eficiência fase 1 – concurso integração das exigências de eco-eficiência ao partido arquitetônico: implantação e arquitetura dos edifícios fase 2 – consolidação das principais estratégias de projeto definição das condições ambientais de exposição: clima, acústica e insolação estabelecimento dos critérios de desempenho fase 3 – 1a avaliação do desempenho ambiental de edifícios e espaços abertos edifícios: conforto térmico, luminoso, acústico e os impactos no consumo de energia espaços abertos: conforto térmico fase 4 – otimização do desempenho ambiental dos edifícios estudo de alternativas para o projeto arquitetônico: distribuição dos espaços internos, detalhamento e especificações

fase 1 integrando arquitetura e estratégias para a eco-eficiência

diagnóstico climático preliminar e diretrizes de projeto 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 D N O S A J M F Resfriamento ativo Massa térmica Ventilação Zona de conforto 1. proteção solar 2. ventilação natural 3. cores claras 4. baixa inércia térmica 5. alto isolamento térmico

orientação e forma proteções solares, aberturas, materiais, tratamento dos espaços abertos

ensaios preliminares de insolação do conjunto e da unidade dos laboratórios

ensaios preliminares de ventilação do conjunto Wind Simulation

fase 2 + consolidação das principais estratégias de projeto condições ambientais de exposição: clima, acústica e insolação critérios de desempenho + desenvolvimento metodológico + aplicação de ferramentas avançadas de simulação computacional

banco de dados climáticos ano climático de referência Dados da estação meteorológica do Galeão 1998-2003 Laboratório Master, IAG/USP

estudos de insolação do conjunto solstício de verão no período da manhã (9h) projeção de sombras do Prédio Central sobre os laboratórios no solstício de verão hierarquização de áreas para os painéis fotovoltaicos

estudos de ventilação do conjunto simulação de vento a 10 metros de altura simulação de vento no nível do pedestre

estudos de pressão e velocidade do vento nas envoltórias dos edifícios

1a avaliação de desempenho ambiental fase 3 1a avaliação de desempenho ambiental edifícios conforto térmico, luminoso, acústico e os impactos no consumo de energia espaços abertos conforto térmico + desenvolvimento metodológico + aplicação de ferramentas avançadas de simulação computacional

  Espaços externos com toda radiação solar incidente e metade da ventilação natural (rv*) Espaços externos com metade da radiação solar incidente e metade da ventilação natural (r*v*)   Espaços externos com toda radiação solar incidente e sem ventilação natural (r)

Centro de Convenções Arq.Benedito Abbud - paisagismo

propostas, metas e critérios de desempenho térmico e energético das edificações

zona de conforto nos ambientes ventilados naturalmente modelo adaptativo de conforto para o Rio de Janeiro zona de conforto nos ambientes ventilados naturalmente

avaliação preliminar do potencial de ventilação natural e aplicação da estratégia de modo misto laboratórios e ambientes de trabalho

análise comparativa de desempenho térmico e eficiência energética ambiente de trabalho dos laboratórios – parâmetros de operação para a climatização artificial

ambiente de trabalho dos laboratórios desempenho térmico com a introdução da ventilação natural

desempenho luminoso

simulação da iluminação natural simulação da iluminação natural – pavimento 4 do prédio central distribuição de iluminâncias antes da definição do layout

laboratórios - otimização da penetração da iluminação natural norte sul laboratórios - otimização da penetração da iluminação natural estudo com aletas refletoras na cobertura para a maximização da captação de luz sem o acesso solar direto solstício de verão às 12h - papel da cobertura inferior na reflexão da luz natural para o interior por meio de janelas altas

fase 4 otimização do desempenho ambiental dos edifícios estudo de alternativas para o projeto arquitetônico: distribuição dos espaços internos, detalhamento e especificações aplicação de ferramentas avançadas de simulação computacional

ambientes climatizados artificialmente

prédio central modelo de simulação do desempenho térmico

Carga térmica máxima (kW) Cargas térmicas máximas para o escritório leste no 2º pavimento com o uso de vidro laminado verde e laminado incolor 7mm Tipo de carga Carga térmica máxima (kW) Fevereiro Anual 22°C / 50% 24°C / 50% 26°C / 65% Resfriamento 31,86 29,02 26,22 27,49 24,69 Desumidificação 21,28 19,50 12,15 31,04 15,14 Total 49,23 41,80 31,83 43,00 30,02 24°C e 50% UR - quadro de cargas do escritório leste no 2º pavimento, com condicionamento misto e uso de vidro laminado verde e laminado incolor 7mm

centro de convenções modelo de simulação do desempenho térmico

laboratórios modelo de simulação do desempenho térmico

ambientes com ventilação natural

empreiterópolis modelo de simulação do desempenho térmico

considerações finais A relevância dada às questões de conforto ambiental, energia e baixo impacto ambiental na fase do projeto conceitual arquitetônico foi decisiva para o desempenho dos edifícios e espaços abertos. Softwares de simulação computacional avançados foram ferramentas essenciais para as análises de desempenho e conseqüentes aprimoramentos da arquitetura. A experiência de projeto e da avaliação de desempenho ambiental desse trabalho foi pautada em uma abordagem contemporânea do processo de projeto na prática brasileira, com resultados bastante satisfatórios, tendo em vista o rigor das condições ambientais locais.

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LABAUT FAUUSP Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética Departamento de Tecnologia http://www.usp.br/fau/labaut Coordenadoras do projeto Joana Gonçalves, Prof. Dr. – jocarch@usp.br Denise Duarte, Prof. Dr. – dhduarte@terra.com.br equipe técnica Alessandra Prata, Arq. Dra. FAUUSP Andrea Bazarian, Arq. MSc. FAUUSP Anna Christina Miana, Arq. Doutoranda FAUUSP Cecília Muller, Arq. MSc. FAUUSP Fernando Cremonesi, Prof. MSc. FAUUSP Gisele De Benedetto, Arq. MSc. FAUUSP José Ovídio Ramos, Arq. MSc. FAUUSP Leonardo Monteiro, Arq. Dr. FAUUSP Mônica Marcondes, Arq. Dra. FAUUSP Rafael Brandão, Arq. Dr. FAUUSP consultores agradecimentos Anésia Barros Frota, Prof. Dr. (FAUUSP) Norberto Moura, Prof. Dr. FAUUSP Celso Shimomura, Economista Bruna Luz, Arq. Doutoranda FAUUSP Fúlvio Vitorino, Eng. Dr. (IPT) Luciana Ferreira, Arq. Mestranda FAUUSP Márcia Alucci, Prof. Dr. (FAUUSP) Rodrigo Cavalcante, Arq. MSc. FAUUSP Paula Constante Santos, Arq. FAUUSP