Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2022.tde-09092022-143552
Document
Auteur
Nom complet
Eliane Hayashi Suzuki
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2022
Directeur
Jury
Leite, Brenda Chaves Coelho (Président)
Hernandez Neto, Alberto
Monteiro, Leonardo Marques
Silva, Vanessa Gomes da
Westphal, Fernando Simon
Titre en portugais
Processo de tomada de decisão para otimização em conforto térmico e eficiência energética integrando janelas inteligentes e ventilação hÃbrida nos climas subtropical e tropical.
Mots-clés en portugais
Conforto térmico
Desempenho térmico
EdifÃcios comerciais
Janela eletrocrômica
Simulação energética
Ventilação hÃbrida
Resumé en portugais
A demanda por energia está aumentando em grandes proporções, sendo que no Brasil, 48% da energia produzida são consumidas em edifÃcios residenciais, comerciais e públicos. Com o intuito de reduzir os custos com energia elétrica e as emissões de CO2, foram conduzidos no mundo diversos estudos de eficiência energética em edifÃcios, para reduzir tanto a demanda quanto o consumo de energia. Nesta pesquisa, o objetivo foi definir combinações otimizadas de parâmetros para o controle operacional de janelas em ambientes de escritório nas cidades de São Paulo, Curitiba e Recife considerando duas técnicas para eficiência energética: vidro eletrocrômico e ventilação hÃbrida. Foram realizadas simulações paramétricas com três composições de vidros para janelas em edifÃcios comerciais: laminado incolor, insulado duplo com controle solar e eletrocrômico. Desenvolveu-se um fluxo de trabalho para tomada de decisão em simulação de energia, definindo as regras para combinar cinco controles eletrocrômicos com cinco controles de ventilação hÃbrida. Os resultados com a janela eletrocrômica indicaram uma economia de até 8,6% em Curitiba, 7,5% em Recife e 6,1% em São Paulo em relação ao vidro laminado. Analisaram-se os dados de saÃda a partir da fronteira de Pareto para estabelecimento das soluções ótimas. Em São Paulo e Curitiba, os cenários ótimos combinaram o controle eletrocrômico baseado em radiação solar incidente na fachada e de ventilação hÃbrida com setpoints mais baixos, entre 15°C e 23°C. Em Recife, o cenário ótimo combinou o controle eletrocrômico baseado em temperatura do ar externo e ventilação hÃbrida com setpoint mais elevado, de 25°C. A janela eletrocrômica se mostrou economicamente inviável nos climas quentes, sobretudo em latitudes maiores, e o fluxo para tomada de decisão se mostrou adequado para a combinação de técnicas de eficiência energética em janelas.
Titre en anglais
Decision-making process for thermal comfort and energy efficiency optimization coupling smart-window and hybrid ventilation in the warm and hot climates.
Mots-clés en anglais
Building energy simulations
Commercial buildings
Electrochromic window
Hybrid ventilation
Thermal comfort
Thermal performance
Resumé en anglais
The energy demand is increasing in large proportions, and in Brazil, residential, commercial, and public buildings consume 48% of the produced energy. Several studies on energy efficiency in buildings were conducted to reduce energy consumption, electricity costs, and CO2 emissions. In this research, the objective was to define optimized parameter combinations for the operational control of windows in office environments in São Paulo, Curitiba, and Recife, Brazil, considering two techniques for energy efficiency: electrochromic glass and hybrid ventilation. Parametric simulations were performed with three glass compositions for windows in commercial buildings: clear laminated, solar control insulated glass unit, and electrochromic glass. A workflow for decision-making in energy simulation defined the rules to combine five electrochromic controls with five hybrid ventilation controls. The results with the electrochromic window indicated savings of up to 8.6% in Curitiba, 7.5% in Recife, and 6.1% in São Paulo in relation to laminated glass. The output data were analyzed from the Pareto frontier to establish the optimal solutions. In São Paulo and Curitiba, the optimal scenarios combined electrochromic control based on incident solar radiation on the facade and hybrid ventilation with lower setpoints, between 15°C and 23°C. In Recife, the optimal scenario combined electrochromic control based on outside air temperature and hybrid ventilation with a higher setpoint of 25°C. The electrochromic window proved to be economically unfeasible in hot climates, especially at higher latitudes, and the decision-making flow provided adequate combinations of energy efficiency techniques in windows.
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Date de Publication
2022-09-09
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