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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.16.2022.tde-03042023-120926
Document
Author
Full name
Rodrigo Dias Machado
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Roméro, Marcelo de Andrade (President)
Marins, Karin Regina de Castro
Pisani, Maria Augusta Justi
Title in Portuguese
Processos de otimização de envoltória de edifícios comerciais para a geração de energia renovável
Keywords in Portuguese
Algoritmo genético
Edifícios comerciais
Eficiência energética
Energia eólica
Energia fotovoltaica
Modelagem urbana
Abstract in Portuguese
Visto o aumento da demanda energética provocada pelo crescimento urbano e pelas mudanças climáticas, a pesquisa busca entender como a edificação pode se tornar um elemento de geração de energia. Desta forma, este trabalho estuda a implantação de um algoritmo genético para a otimização da envoltória das edificações, a fim de que esta gere mais energia renovável eólica ou fotovoltaica num edifício do setor de serviços, localizado e projetado num vetor urbano de crescimento desta tipologia na cidade de São Paulo. A área escolhida para o estudo foi a região entre a avenida Engenheiro Luís Carlos Berrini e a avenida das Nações Unidas. Utilizou-se um modelo tridimensional da área de estudo para simulações de incidência de radiação solar e fluidodinâmica computacional para analisar a dinâmica da ventilação urbana. Foi criado um edifício de referência, baseado em revisão bibliográfica, para a comparação do consumo elétrico anual e a energia produzida pelos sistemas de geração de energia renovável aplicados à fachada. Verificou-se que, para o local escolhido, existe um baixo potencial para o uso da energia eólica, devido à baixa velocidade que o vento da região apresenta. A região também apresenta um potencial satisfatório de geração de energia solar, pois a envoltória do edifício de referência simulado gera em energia metade do consumo total de iluminação artificial, a geração de energia solar é dependente do entorno em que o edifício foi implantado. O processo de otimização também não se mostrou capaz de gerar mais energia solar, já que a envoltória que passou pelo processo teve a energia obtida inferior ao que a envoltória do edifício de referência produz.
Title in English
Commercial buildings envelope optimization processes for renewable energy generation
Keywords in English
Commercial buildings
Energy eficiency
Genetic algorithm
Photovoltaics Energy
Urban modelling
Wind energy
Abstract in English
Given the increase in energy demand caused by urban growth and climate change, the research seeks to understand how the building can become an element of energy generation. In this way, this work studies the implementation of a genetic algorithm for the optimization of the building envelope, so that it generates more wind or photovoltaic renewable energy in a service sector building, located and projected in an urban growth vector of this typology in the Sao Paulo City. The area chosen for the study was the region between Avenida Engenheiro Luís Carlos Berrini and Avenida das Nações Unidas. A three-dimensional model of the study area was used to simulate the incidence of solar radiation and computational fluid dynamics to analyze the dynamics of urban ventilation. A reference building was created, based on a bibliographic review, to compare the annual electrical consumption and the energy produced by the renewable energy generation systems applied to the facade. It was found that, for the chosen location, there is a low potential for the use of wind energy, due to the low wind speed of the region. The region also has a satisfactory potential for generating solar energy, since the envelope of the simulated reference building generates half of the total consumption of artificial lighting in energy, the generation of solar energy is dependent on the surroundings in which the building was implanted. The optimization process also did not prove capable of generating more solar energy, since the envelope that passed through the process had less energy obtained than the envelope of the reference building produces.
 
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Publishing Date
2023-04-06
 
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