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Terça-feira, Maio 17, 2022

Software simples pode aumentar significativamente a eficiência da construção

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Ponte da cidade de Nova York

Estudo piloto de códigos de energia decola em Nova York

O Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) está emprestando sua experiência para ajudar a cidade de Nova York a obter ganhos significativos em eficiência e descarbonização de edifícios.

O estudo piloto, uma colaboração entre o PNNL e o Departamento de Edifícios da Cidade de Nova York (NYC), começou no ano passado e foi recentemente estendido para uma segunda fase. Seu objetivo é pavimentar o caminho para edifícios urbanos mais eficientes em termos de energia, testando novas abordagens às regulamentações de energia usando ferramentas desenvolvidas pelo PNNL para facilitar a conformidade.

Os edifícios usam 75% da energia do país e 40% de sua energia total, resultando em 35% das emissões de carbono do país. Os edifícios, enquanto força motriz no panorama energético nacional, têm a capacidade de poupar quantidades significativas de energia. Governos, universidades e empresas estão trabalhando arduamente para encontrar maneiras de atingir metas ambiciosas de energia.

Os edifícios na cidade de Nova York respondem por cerca de 70% das emissões de gases de efeito estufa da cidade. Os códigos de energia que resultam em edifícios com maior eficiência energética serão críticos para o objetivo da cidade de se tornar neutra em carbono até 2050. De fato, em 2018, a Lei Local 32 foi promulgada, exigindo um código baseado em desempenho no Código de Energia da Cidade de Nova York de 2025. Código de Conservação e requisitos de eficiência energética melhorados para novos edifícios. O estudo piloto, que foi apoiado pelo Departamento de Energia (DOE), é um passo para alcançar esse objetivo.

Edifícios do Código Energético PNNL

Os códigos de energia são um subconjunto de códigos de construção, que estabelecem requisitos mínimos e regem a construção de edifícios. Os códigos de energia abrangem requisitos para o desempenho energético de um edifício, incluindo seus sistemas e componentes relacionados. Crédito: Imagem composta por Cortland Johnson | Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico

Um código baseado em desempenho determina a conformidade com base no desempenho energético projetado de um edifício inteiro ou de seus sistemas. Essas projeções contam com ferramentas de modelagem e simulação de energia para explicar as interações entre sistemas e componentes. Por outro lado, uma abordagem prescritiva, que tem sido o padrão nos códigos de energia de edifícios até agora, considera um edifício compatível apenas se um conjunto de requisitos para componentes individuais for concluído, como uma lista de verificação.

“Este piloto é único porque, pela primeira vez, estamos testando a remoção da abordagem prescritiva que sempre foi usada nos códigos de energia”, disse o engenheiro mecânico do PNNL e desenvolvedor líder de ferramentas, Supriya Goel. “Com a abordagem prescritiva, não há crédito extra para fazer mais e, se uma coisa não for feita exatamente, todo o edifício é considerado não compatível com o código.

“Por exemplo, códigos prescritivos normalmente limitam a quantidade de luz e ganho solar permitido pelas janelas para reduzir a energia de resfriamento. Mas projetos bem planejados que aproveitam o aquecimento passivo, ou aqueles que reduzem automaticamente a luz elétrica necessária durante o dia, podem se beneficiar do aumento do ganho solar. Os códigos baseados em desempenho podem reconhecer esses benefícios, enquanto os códigos prescritivos não.”

Testando uma nova abordagem para códigos de energia

Para o piloto, o PNNL desenvolveu um código de energia 100% baseado em desempenho.

Dentro desse código baseado em desempenho, há duas maneiras diferentes de mostrar a conformidade. Uma maneira é avaliar o desempenho de todo o edifício, que reflete o atual padrão nacional de código de energia para edifícios comerciais, mas reflete as próprias metas de política de Nova York e os requisitos do código de energia.

Uma segunda opção avalia o desempenho energético no nível dos sistemas prediais, como HVAC, iluminação e envelope. O sistema de envelope de um edifício inclui coisas que separam seu interior e exterior, como a fundação, paredes, telhado, janelas e portas.

As abordagens de desempenho baseadas em sistema destinam-se a abordar uma das principais críticas às abordagens de desempenho de todo o edifício, onde um sistema aprimorado com uma vida útil mais curta, como um sistema HVAC, poderia compensar um sistema menos eficiente com impactos de longo prazo, como como a envolvente do edifício. Ao encorajar compensações dentro de um sistema, essa preocupação é mitigada.

“Um código baseado em desempenho oferece mais flexibilidade na forma como podemos avaliar a eficiência energética de um edifício”, disse Goel. “Um edifício mais eficiente resulta de garantir que cada sistema de construção esteja em conformidade por conta própria.”

Modelo de Desempenho Energético de Todo o Edifício Simplificado vs Típico

Comparação lado a lado de um modelo simplificado de desempenho do sistema (esquerda) versus um modelo típico de desempenho energético de todo o edifício (direita). Crédito: Imagem composta por Jeff London | Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico

Para o estudo, a conformidade de cada sistema construtivo está sendo medida usando modelagem energética ou outras ferramentas desenvolvidas pelo PNNL. Cada ferramenta está sendo usada para avaliar a conformidade de um sistema de construção diferente em novos edifícios selecionados.

COMverificar, uma ferramenta de software criada pelo PNNL para auxiliar na documentação da conformidade com o código de energia, está sendo usada para avaliar os sistemas de envelope de edifícios. Os sistemas de iluminação estão sendo avaliados usando a Planilha de Desempenho do Sistema de Iluminação do PNNL. E os sistemas HVAC estão sendo medidos usando a ferramenta HVAC System Performance.

Até agora, verificar a conformidade com os códigos de energia baseados em desempenho de Nova York envolvia a análise do desempenho de todo o edifício usando um software complexo de modelagem e simulação de energia que é caro e demorado de usar. Um objetivo do estudo atual é encontrar uma maneira mais simples de atingir a marca enquanto explora maneiras de garantir que cada sistema de construção esteja usando energia de forma eficiente.

Um escopo expandido para um impacto mais amplo

A primeira rodada do estudo piloto está terminando com 10 participantes e um forte interesse em continuar. Com uma nova injeção de financiamento do Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável do Escritório de Tecnologias de Construção do DOE, uma segunda fase está em andamento. A segunda fase do estudo se baseará nos aprendizados da primeira fase para melhorar os resultados e expandir para incluir mais projetos.

“Durante esta próxima fase, continuaremos o trabalho que começamos, mas com novos participantes e aprimoramentos de ferramentas com base nos resultados da primeira fase”, disse Michael Tillou, engenheiro mecânico do PNNL e líder do projeto piloto. “Também vamos expandi-lo agora para analisar caminhos de simulação de todo o edifício, incluindo abordagens simplificadas, bem como métricas alternativas que resultarão em emissões reduzidas de CO2 para ajudar a cumprir as metas políticas de Nova York”.

Os caminhos de conformidade baseados em desempenho que estão sendo estudados como parte do piloto foram desenvolvidos pelo Programa de Códigos de Energia de Edifícios do Building Technologies Office no PNNL. O programa é liderado pelo cientista-chefe e gerente do programa de código do PNNL Michael Rosenberg.

Os resultados do estudo serão usados ​​para melhorar os caminhos alternativos de conformidade de desempenho propostos para os futuros códigos de energia de Nova York e podem ser usados ​​como modelo para outras cidades e estados. Embora o esforço tenha começado com foco em Nova York, a fase dois incluirá feedback do processo de aprimoramento de código do Stretch 2023 do Estado de Nova York. Como parte desse processo, o estado também está considerando o desempenho baseado em sistema como uma abordagem para a conformidade com os códigos de energia de construção. Em última análise, os códigos de energia adotados em nível estadual devem ser atendidos, mesmo que existam códigos específicos da cidade.

“Isso agora nos dá a oportunidade de ajudar os códigos futuros nos níveis estadual e municipal a se alinharem”, disse Rosenberg. “Ao fazer isso, desempenhamos um papel em ajudar a mover edifícios em todo o estado de Nova York em direção a um futuro mais eficiente.”





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