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†sma
Universidade
Estadual de
Londrina
MARLON EDUARDO RODRIGUES
ANÁLISE DA CORRELAÇÃO ENTRE O NÍVEL DE
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DA ENVOLTÓRIA E OS
CONSUMOS DE ENERGIA ELÉTRICA E ÁGUA EM
EDIFICAÇÕES DE INSTITUIÇÕES DE ENSINO
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†sma
LONDRINA
2010
MARLON EDUARDO RODRIGUES
ANÁLISE DA CORRELAÇÃO ENTRE O NÍVEL DE
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DA ENVOLTÓRIA E OS
CONSUMOS DE ENERGIA ELÉTRICA E ÁGUA EM
EDIFICAÇÕES DE INSTITUIÇÕES DE ENSINO
Dissertação apresentada ao Programa de
Mestrado em Engenharia de Edificações e
Saneamento da Universidade Estadual de
Londrina.
Orientadores:
Profª Drª Miriam Jerônimo Barbosa;
Prof. Enedir Ghisi, PhD
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†sma
LONDRINA
2010
†sma
MARLON EDUARDO RODRIGUES
ANÁLISE DA CORRELAÇÃO ENTRE O NÍVEL DE
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DA ENVOLTÓRIA E OS
CONSUMOS DE ENERGIA ELÉTRICA E ÁGUA EM
EDIFICAÇÕES DE INSTITUIÇÕES DE ENSINO
Dissertação apresentada ao Programa de
Mestrado em Engenharia de Edificações e
Saneamento da Universidade Estadual de
Londrina.
COMISSÃO EXAMINADORA
____________________________________
Profª Drª Miriam Jerônimo Barbosa
Universidade Estadual de Londrina
____________________________________
Profª Drª Ana Virgínia Carvalhaes de Faria
Sampaio
Universidade Estadual de Londrina
____________________________________
Prof. Dr. Paulo Fernando Soares
Universidade Estadual de Maringá
Londrina, 29 de junho de 2010.
†sma
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a minha esposa, Simone
pelos momentos em que o olhar já dizia tudo...
†sma
AGRADECIMENTO
À Deus, motivo da nossa existência...
À toda a minha familia, principalmente a meus pais, pelo apoio, pelo
carinho e pela alegria de tê-los ao meu lado.
Aos meus filhos por existirem e serem motivo de alegria.
Aos professores Miriam Jerônimo Barbosa, Ercília Hitomi Hirota,
Enedir Ghisi e Fernanda Aranha Sáffaro pelas horas dedicadas à minha dissertação
e suas inestimáveis contribuições. Que Deus os abençoe.
Aos meus companheiros de trabalho, que me auxiliaram em diversos
momentos e permitiram a conclusão desta dissertação.
Ao estado do Paraná, por permitir o acesso aos dados apresentados
e divulgação destas informações, especialmente à Companhia de Habitação do
Estado do Paraná (Cohapar), à Secretaria de Estado de Obras Públicas do Paraná
(SEOP) e à Secretaria de Estado da Educação do Paraná (SEED).
Ao Instituto Filadélfia de Londrina, Centro Universitário Filadélfia
(UniFil) pelo apoio e liberação para conclusão deste mestrado.
À Cohapar, pela liberação durante todo o curso e incentivo à
conclusão deste mestrado.
†sma
Epígrafe
“Nada é pequeno onde o amor é grande”
Santa Terezinha do menino Jesus.
†sma
RODRIGUES, Marlon Eduardo. Análise da Correlação entre o Nível de Eficiência
Energética da Envoltória e os Consumos de Energia Elétrica e Água em
Edificações de Instituições de Ensino
. 2010. 154 folhas. Dissertação de Mestrado
em Engenharia de Edificações e Saneamento – Universidade Estadual de Londrina,
Londrina, 2010.
RESUMO
O nível de eficiência energética das edificações tem merecido destaque em estudos
no Brasil e no mundo. A relação entre estes níveis e os consumos de energia e água
precisa ser melhor caracterizado. O presente trabalho tem por objetivo analisar a
correlação entre o nível de eficiência energética da envoltória e os consumos de
energia elétrica e água em edificações de instituições de ensino. A metodologia
aplica as determinações do Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência
Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos para se encontrar o nível
de eficiência energética da envoltória. Com levantamento de projetos das
edificações estudadas, levantamentos in loco de dados complementares, bem como
estudo do consumo de energia elétrica e água se tornou possível atender às
exigências para aplicação do RTQ-C. Para a análise da correlação entre o nível de
eficiência energética da envoltória e os consumos de energia elétrica e água foram
elaborados gráficos de correlação com regressão linear. Quanto à eficiência
energética das envoltórias das edificações estudadas, os resultados mostram que
30,4% destas são classificadas como nível “A”, 39,2% como nível “C” e 30,4% como
nível “E”. As edificações com níveis ”A” de eficiência energética da envoltória
apresentaram consumos altos de energia elétrica e água, tanto com relação ao porte
quanto às áreas edificadas. Quando correlacionados os níveis de eficiência
energética da envoltória com os consumos de energia elétrica, estes tiveram valores
maiores que os da correlação aos consumos de água. As correlações entre os níveis
de eficiência energética da envoltória das edificações e os consumos de água e
energia elétrica apresentaram valores baixos, próximos de zero, não sendo possível
estabelecer entre eles uma relação direta.
Palavras – chave: Eficiência energética. Consumo de energia elétrica. Consumo de
água. Envoltória. Instituições de ensino.
†sma
RODRIGUES, Marlon Eduardo. Analysis of the Correlation Between the Level of
Energy Efficiency of the Envelope, and the Electric Energy and Water
Consumption in Teaching Institutions Buildings
. 2010. 154 s. Dissertation of
Master’s Degree in Engineering of Constructions and Sanitation – State University of
Londrina. Londrina, Paraná, Brasil, 2010.
ABSTRACT
The level of energy efficiency of buildings has been emphasized in studies in Brazil
and worldwide. The relation between these levels and the energy and water
consumption still has to be well characterized. The purpose of this research has for
objective to analyze the correlation between the level of energy efficiency of the
envelope, and the electricity and water consumption in teaching institutions buildings.
The methodology uses the determinations of the Technical Regulation of the Quality
for the Energy Efficiency of Commercial, Services and Public Buildings (RTQ-C) in
order to find the level of the energy efficiency of the envelope. With a survey of the
projects of the studied buildings, “in loco” survey of complementary data, as well as
study of the conditions of electricity and water consumption it was possible to meet
the requirements for the application of the RTQ-C. For the analysis of the correlation
the level of energy efficiency of the envelope and the consumptions of electricity and
water will be elaborated graphical of correlation with linear regression. As for the
energy efficiency of the studied buildings, the results show that 30.4% of them are
classified as level “A”, 39.2% as level “C” and 30.4% as level “E”. Schools with “A”
level of energy efficiency of the envelope showed high consumption of electricity and
water, as much with regard to the port how much to the built areas. When correlated
the levels of energy efficiency of the envelope with the consumptions of electricity,
these have bigger values that of the correlation to the water consumptions. The
correlations between the levels of energy efficiency of the envelope of buildings and
the water consumptions and electricity, had presented values low, next to zero, not
being possible to establish between them a direct relation.
Key words: Energy efficiency. Electric energy consumption. Water consumption.
Envelope. Teaching institutions.
†sma
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Etiqueta Nacional de Conservação de Energia. (ENCE) .......... 31
Figura 2 – Foto da Escola Fossil Ridge High School Fort Collins, CO ..... 47
Figura 3 – Localização das cidades de Arapongas (indicada em vermelho)
e Apucarana (indicada em azul) no estado do Paraná.......... 50
Figura 4 – Beiral com sombreamento nas aberturas do Colégio
Walfredo S Correa em Arapongas ...................................... 54
Figura 5 – Ângulo vertical de Sombreamento (AVS)................................ 54
Figura 6 – Ângulo horizontal de Sombreamento (AHS)............................ 55
Figura 7 – Fotografias das escolas: (a) Alberto Santos Dumont,(b) Carlos
Massaretto, (c) CEEBJA Prof. Linda, (d) Izidoro L Cerávolo,
(e) Francisco A Souza, (f) Heitor C. A. Furtado. .................. 65
Figura 8 – Fotografias das escolas: (a) José de Anchieta, (b) Cel. Luiz
José dos Santos, (c) Osmar Guaracy Freire, (d) Polivalente,
(e) São Bartolomeu, (f) Marquês de Caravelas .................. 66
Figura 9 – Fotografias das escolas: (a) Emílio de Menezes, (b) Francisco
Ferreira Bastos, (c) Antonio Garcez Novaes, (d) Frei
Graciano Droessler, (e) Ivanilde de Noronha,
(f) Julia Wanderlei. ............................................................... 67
Figura 10 – Fotografias das escolas: (a) Julio Junqueira, (b) Nadir
Mendes Montanha, (c) Antonio Racanelo Sampaio,
(d) Unidade Polo, (e) Walfredo S. Correa ............................ 68
Figura 11 – Modelo da ENCE parcial para a envoltória (nível A).............. 92
Figura 12 – Consumo mensal de energia elétrica para as escolas de
Apucarana entre 2007 e 2008. ............................................ 94
Figura 13 – Consumo mensal de energia elétrica para as escolas de
Arapongas entre 2007 e 2008. .......................................... 94
Figura 14 – Consumo mensal de energia elétrica por área para as
escolas de Apucarana entre 2007 e 2008. ........................ 95
Figura 15 – Consumo mensal de energia elétrica por área para as
escolas de Arapongas entre 2007 e 2008. ........................ 95
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Figura 16 – Consumo anual de energia elétrica para as escolas de
Apucarana entre 2007 e 2008. .......................................... 97
Figura 17 – Consumo anual de energia elétrica para as escolas de
Arapongas entre 2007 e 2008. ........................................... 97
Figura 18 – Consumo anual de energia elétrica por área para as
escolas de Apucarana entre 2007 e 2008. ........................ 98
Figura 19 – Consumo anual de energia elétrica por área para as
escolas de Arapongas entre 2007 e 2008. ........................ 99
Figura 20 – Consumo mensal de água em m³ para as escolas de
Apucarana entre 2007 e 2008. ........................................... 101
Figura 21 – Consumo mensal de água em m³ para as escolas de
Arapongas entre 2007 e 2008. ........................................... 101
Figura 22 – Consumo mensal de água em litros/aluno para as escolas
de Apucarana entre 2007 e 2008. ...................................... 102
Figura 23 – Consumo mensal de água em litros/aluno para as escolas
de Arapongas entre 2007 e 2008. ...................................... 103
Figura 24 – Consumo anual de água para as escolas de Apucarana entre
2007 e 2008........................................................................ 104
Figura 25 – Consumo anual de água para as escolas de Arapongas entre
2007 e 2008....................................................................... 105
Figura 26 – Consumo anual de água por área para as escolas de
Apucarana entre 2007 e 2008. ...................................... 105
Figura 27 – Consumo anual de água por área para as escolas de
Arapongas entre 2007 e 2008. ...................................... 106
Figura 28 – Consumo anual de água em litros por aluno para as escolas
de Apucarana entre 2007 e 2008. ...................................... 106
Figura 29 – Consumo anual de água em litros por aluno para as escolas
de Arapongas entre 2007 e 2008. ...................................... 107
Figura 30 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da Envoltória
e o Consumo médio de Energia Elétrica em kWh/m² para
as escolas de Apucarana entre 2007 e 2008. .................... 110
Figura 31 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da Envoltória
e o Consumo médio de Energia Elétrica em kWh/m² para
as escolas de Arapongas entre 2007 e 2008. ................... 110
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Figura 32 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da Envoltória
e o Consumo médio de Água em m³/m² para as escolas
de Apucarana entre 2007 e 2008........................................ 111
Figura 33 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da Envoltória
e o Consumo médio de Água em m³/m² para as escolas
de Arapongas entre 2007 e 2008. ....................................... 111
Figura 34 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da Envoltória
e o Consumo médio de Água em litros/aluno para as escolas
de Apucarana entre 2007 e 2008. ....................................... 112
Figura 35 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da Envoltória
e o Consumo médio de Água em litros/aluno para as escolas
de Apucarana entre 2007 e 2008........................................ 112
Figura 36 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da Envoltória
e a Idade dos Imóveis para as escolas de Apucarana e
Arapongas .......................................................................... 113
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Pesos aos requisitos do RTQ-C ............................................ 32
Tabela 2 – Equivalentes numéricos para níveis de eficiência .................. 32
Tabela 3 – Classificação Geral.................................................................. 34
Tabela 4 – Limites de transmitância das paredes externas....................... 39
Tabela 5 – Limites de fator solar e de percentual de abertura
zenital para coberturas....................................................... 40
Tabela 6 - Parâmetros do ICmáxD............................................................ 44
Tabela 7 - Parâmetros do ICmín................................................................ 44
Tabela 8 - Limites dos intervalos dos níveis de eficiência.......................... 45
Tabela 9 - Relação das escolas de Apucarana e Arapongas com
respectivo número de alunos e turmas e início de
ocupação............................................................................ 64
Tabela 10 – Área total das edificações e área dos ambientes................ 70
Tabela 11 – Área de projeção das escolas em estudo (Ape)................... 71
Tabela 12 – Área de paredes das fachadas e área de aberturas............. 72
Tabela 13 – Ângulos verticais e horizontais de sombreamento............... 73
Tabela 14 – Porcentagens de Abertura nas Fachadas total
e oeste (PAFt, PAFo) e relação entre PAFt e PAFo para as
escolas de Apucarana.......................................................... 75
Tabela 15 – Porcentagens de Abertura nas Fachadas total
e oeste (PAFt, PAFo) e relação entre PAFt e PAFo para as
escolas de Arapongas......................................................... 76
Tabela 16 – Áreas de paredes, tipologias com suas respectivas
transmitâncias e resultado de cálculo de transmitância
média de paredes para as escolas de Apucarana............... 77
Tabela 17 – Áreas de paredes, tipologias com suas respectivas
transmitâncias e resultado de cálculo de transmitância
média de paredes para as escolas de Arapongas............... 77
Tabela 18 – Áreas de cobertura, tipologias com suas respectivas
transmitâncias e resultado de cálculo de transmitância
média de cobertura para as escolas de Apucarana.............. 78
†sma
Tabela 19 – Áreas de cobertura, tipologias com suas respectivas
transmitâncias e resultado de cálculo de transmitância
média de cobertura para as escolas de Arapongas............. 78
Tabela 20 – Áreas totais de parede e projeção, transmitância média
das paredes e das coberturas e resultado de cálculo da
transmitância média da envoltória da edificação para as
escolas de Apucarana ......................................................... 79
Tabela 21 – Áreas totais de parede e projeção, transmitância média
das paredes e das coberturas e resultado de cálculo da
transmitância média da envoltória da edificação para as
escolas de Arapongas ......................................................... 79
Tabela 22 – Volume, área da envoltória, transmitância média e
absortâncias médias para as escolas de Apucarana............ 80
Tabela 23 – Volume, área da envoltória, transmitância média e
absortâncias médias para as escolas de Arapongas........... 80
Tabela 24 – Fator de Forma, Fator Altura e Fator Solar para as escolas
de Apucarana ...................................................................... 81
Tabela 25 – Fator de Forma, Fator Altura e Fator Solar para as escolas
de Arapongas ...................................................................... 81
Tabela 26 – Indicadores de consumo da envoltória e intervalo para as
escolas de Apucarana. ....................................................... 83
Tabela 27 – Indicadores de consumo da envoltória e intervalo para as
escolas de Arapongas .......................................................... 84
Tabela 28 - Indicadores de consumo de envoltória com limites e nível
estabelecido para as escolas de Apucarana........................ 85
Tabela 29 - Indicadores de consumo de envoltória com limites e nível
estabelecido para as escolas de Arapongas ........................ 86
Tabela 30 – Níveis de Eficiência Energética da Envoltória para
Instituições de Ensino do município de Apucarana ............. 90
Tabela 31 – Níveis de Eficiência Energética da Envoltória para
Instituições de Ensino do município de Arapongas ............. 90
†sma
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AC Área condicionada;
Acob Área da projeção da cobertura;
Aenv Área da envoltória;
AHS Ângulo Horizontal de Sombreamento;
ANC Área não condicionada;
ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica;
Ape Área de projeção do edifício;
Aproj Área de projeção da edificação;
APT Área de permanência transitória;
Atot Área total de piso;
AU Área útil;
AVS Ângulo Vertical de Sombreamento;
b bonificação aplicada pelo RTQ-C;
BEN Balanço Energético Nacional;
C.E. Colégio Estadual;
CONPET Programa Nacional da Racionalização do Uso de Derivados de
Petróleo e do Gás Natural;
COPEL Companhia Paranaense de Energia;
DCI Densidade de Carga Interna;
DPI Densidade de Potência de Iluminação;
E.E. Escola Estadual;
Eletrobrás Centrais Elétricas Brasileiras;
ENCE Etiqueta Nacional de Conservação de Energia;
FA Fator altura;
FF Fator de forma;
FS Fator Solar;
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística;
IC Indicador de Consumo;
INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade
Industrial;
kWh Kilowatt hora;
†sma
LabEEE Laboratório de Eficiência Energética em Edificações da
Universidade Federal de Santa Catarina;
MME Ministério de Minas e Energia;
NBR Normas Brasileiras;
PAC Programa de Aceleração do Crescimento;
PAFo Porcentagem de Abertura na Fachada oeste;
PAFt Porcentagem de Abertura na Fachada total;
PAZ Porcentagem de Abertura Zenital;
PBE Programa Brasileiro de Etiquetagem (INMETRO);
PROCEL Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica;
PROCEL EDIFICA Programa Nacional de Eficiência Energética em Edificações;
RTQ-C Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência Energética
de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos;
SANEPAR Companhia de Saneamento do Paraná;
SEED Secretaria de Estado da Educação do Paraná;
SEOP Secretaria de Estado de Obras Públicas do Paraná;
Ucob Transmitância Térmica da Cobertura;
Upar Transmitância Térmica da Parede;
Vtot Volume total da edificação.
†sma
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO........................................................................................ 17
1.1 Objetivos .................................................................................. 21
1.1.1 Objetivo Geral ....................................................................... 21
1.1.2 Objetivos Específicos ............................................................ 22
1.2 Estrutura da Dissertação .......................................................... 22
1.3 Considerações Iniciais sobre Aplicação do RTQ-C.................. 23
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................................... 25
2.1 Eficiência Energética................................................................. 25
2.2 Regulamentação ....................................................................... 29
2.2.1 Envoltória ............................................................................... 37
2.2.2 Procedimento de Determinação da Eficiência ....................... 41
2.3 Escolas e Conforto .................................................................... 45
2.4 Considerações Finais ............................................................... 48
3 METODOLOGIA..................................................................................... 49
3.1 Introdução ..................................................................................49
3.2 Amostragem .............................................................................. 50
3.3 Levantamento de Dados .......................................................... 52
3.3.1 Levantamento de Dados para Cálculo do Nível de Eficiência
Energética da Envoltória..................................................... 52
3.3.2 Determinação do Nível de Eficiência Energética da
Envoltória ............................................................................. 55
3.3.2.1 Indicador de Consumo da Envoltória .................................. 56
3.3.2.2 Transmitância, Absortância, Porcentagem de Abertura
Zenital .................................................................................. 59
3.3.3 Levantamento de dados dos Consumos de Energia
Elétrica e de Água ............................................................... 61
3.4 Correlação do Nível de Eficiência Energética da Envoltória e o
Consumo de Energia Elétrica e Água ............................................ 62
†sma
4 RESULTADOS....................................................................................... 63
4.1 Introdução ................................................................................ 63
4.2 Área das Edificações e dos Ambientes, Áreas de Projeção,
Fachadas e Aberturas e Sombreamentos das Escolas............. 69
4.3 Nível de Eficiência Energética da envoltória ........................... 74
4.3.1 Determinação das Variáveis do Nível de Eficiência
Energética da Envoltória....................................................... 74
4.3.1.1 Porcentagem de Abertura nas Fachadas Totais e Oeste e
Definição dos Valores de PAFt E PAFo para Cálculo do Nível
de Eficiência Energética da Envoltória ..................................74
4.3.1.2 Cálculo dasTransmitâncias Médias, Demonstrativo de
Dados para Cálculo do FF, FA e FS ................................... 76
4.3.2 Indicadores de Consumo ...................................................... 82
4.3.3 Determinação do Nível de Eficiência Energética da
Envoltória ............................................................................. 87
4.4 Consumo de Energia Elétrica e Água nas Escolas................... 92
4.4.1 Consumo de Energia Elétrica nas Escolas de Apucarana
e Arapongas......................................................................... 93
4.4.2 Consumo de Água nas Escolas de Apucarana e
Arapongas ........................................................................... 100
4.5 Correlação do Nível de Eficiência Energética da Envoltória
e os Consumos de Energia Elétrica e Água........................ 108
5 CONCLUSÕES....................................................................................... 114
5.1 Limitações e Dificuldades do Trabalho .................................... 117
5.2 Sugestões para Trabalhos Futuros.......................................... 117
REFERÊNCIAS......................................................................................... 119
Anexos...................................................................................................... 126
Anexo A – Escolas de Apucarana............................................................. 127
Anexo B – Escolas de Arapongas............................................................. 141
17
†sma
1 INTRODUÇÃO
O consumo de energia elétrica tem crescido de forma significativa, no
Brasil e no mundo, principalmente em países em desenvolvimento. O
consumo dos setores industrial, residencial e público apresentou um aumento
significativo em 2007, indicado no Balanço Energético Nacional. Este fato tem
por justificativa o aumento de renda e a ligação de domicílios antes não
atendidos por redes elétricas, que apresentaram uma taxa de crescimento de
consumo da ordem de 5,9% ao ano. O Balanço Energético Nacional de 2008
indica ainda que os setores comercial e público estão entre os que tiveram
aumento de consumo acima da média, sendo que no público foi da ordem de
7% ao ano (BRASIL, 2008).
Embora tais fatos possam representar uma melhora sócio-econômica
da população, que tem acesso a este tipo de benefício e aspectos positivos
quanto à qualidade de vida, também representam aspectos negativos
(ANEEL, 2009). Um deles é a possibilidade de esgotamento de recursos
utilizados para obtenção e produção de energia elétrica. Outro é o impacto ao
meio ambiente oriundo das produções de energia elétrica, através de
hidrelétricas, pelo alagamento de extensas áreas, desapropriações de áreas
rurais destinadas à agropecuária e desestabilização de ecossistemas.
Também se têm os elevados investimentos em pesquisa de novas fontes de
energia, bem como construção e operacionalização de novas usinas (ANEEL,
2009; SIGNOR, 1999, MENKES, 2009).
Para Signor (1999) o país não possuía folga no orçamento para
investimento em geração, através de construções de hidroelétricas ou de seu
parque de distribuição. No momento, este fato está sendo minimizado pelo
Governo Federal Brasileiro através de aplicação de recursos do Plano de
Aceleração do Crescimento (PAC
1
) em infra-estrutura com a construção de
novas usinas geradoras de energia elétrica e de ampliação de linhas de
1
Programa de Aceleração do Crescimento (PAC), é um programa do governo federal que engloba
um conjunto de políticas econômicas, planejadas para quatro anos, e que tem como objetivo acelerar o
crescimento econômico do Brasil, prevendo investimentos totais de R$ 503,9 bilhões até 2010. Tem por
prioridade o investimento em infra-estrutura, em áreas como saneamento, habitação, transporte, energia
e recursos hídricos, entre outros. Em energia o investimento deverá ser da ordem de 275 bilhões de reais
<www.pac.gov.br>
18
†sma
transmissão e otimização do parque gerador já existente. O Brasil tem uma
matriz de geração de origem predominantemente renovável, com
aproximadamente 75% da oferta sendo atendida por geração interna
hidráulica (ANNEL, 2009; BRASIL, 2008).
Para diminuir esta evolução do consumo de energia elétrica, sem
frear o crescimento econômico brasileiro, a proposta mais aceita trata da
eficiência energética, seja dos processos construtivos, ou das edificações.
Para Lamberts et al. (2007b) associar o crescimento econômico do país a um
controle do crescimento do consumo de energia elétrica requer medidas de
racionalização, face o consumo de energia nas edificações ter relação direta
com o crescimento do PIB. A aplicação de reduções de consumo e controle
como apresentado pelo Programa Nacional de Conservação de Energia
Elétrica (PROCEL) ou pelo Programa Nacional da Racionalização do Uso de
Derivados de Petróleo e do Gás Natural (CONPET) são iniciativas
comprovadamente benéficas aos processos construtivos, apresentando
resultados em curto prazo e com pequenos investimentos.
Em conseqüência das iniciativas da Eco-92
2
e do protocolo de Kyoto
3
,
e principalmente em virtude da crise energética de 2001 a lei 10.295
4
(BRASIL, 2001) estabeleceu procedimentos quanto a eficiência energética
das edificações, indicadores técnicos referenciais de consumo de energia e
requisitos para projetos de edificações energeticamente eficientes e para um
desenvolvimento sustentável. Para Lamberts et al. (2007b) a lei 10.295 de
2
Eco-92 - Conferência das Nações Unidas para o Meio Ambiente e o Desenvolvimento
(CNUMAD), realizada entre 3 e 14 de junho de 1992 no Rio de Janeiro. Com o objetivo de
consolidação do conceito de desenvolvimento sustentável para conscientização dos problemas
relacionados ao meio ambiente. Teve como principal documento a assinatura por 156 países da
AGENDA 21 que consiste num conjunto de ações e políticas a serem implantadas com o fim de
promover uma nova política de desenvolvimento pautada na responsabilidades ambiental
<www.mma.gov.br/agenda21
>.
3
Protocolo de Kyoto (Quioto)- É um tratado ambiental que tem como objetivo estabilizar a emissão de
gases de efeito estufa (GEE) para a atmosfera e assim reduzir o aquecimento global e seus possíveis
impactos. É considerado o tratado sobre meio ambiente de maior importância lançado até hoje.
Assinado em 1997 na cidade japonesa de Quioto e aberto à adesão dos países-membro da Convenção.
Antes disso, uma série de negociações já vinham sendo feitas desde a Convenção-Quadro das Nações
Unidas sobre Mudança do Clima, que aconteceu em Nova York, em 1992 <www.conpet.gov.br;
www.onu-brasil.org.br>
4
Lei 10.295 de 17 de outubro de 2001 - dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso
Racional de Energia. Regulamentada pelo decreto 4059 de 19 de dezembro de 2001.
<www.eletrobras.com.br>
19
†sma
2001 alavanca uma série de iniciativas que visam implementar parâmetros de
eficiência energética em edificações (GONÇALVES; DUARTE, 2006;
LAMBERTS et al, 2007b).
No estado do Paraná, dados da Companhia de Energia (COPEL)
indicam que, em edificações públicas sem condicionamento artificial de ar,
mais de 68% da energia elétrica é consumida em iluminação artificial de
ambientes. Este consumo de iluminação se dá em parte pela insuficiência de
luz natural que adentra aos ambientes, orientação da edificação e
conseqüente falha no aproveitamento de iluminação natural (COPEL, 2006).
Para Hernandez, Burke e Lewis (2008) e Hong (2009) na Irlanda e
China respectivamente, o consumo de energia está diretamente relacionado à
envoltória das edificações. O conceito de redução de demanda energética
para utilização em aquecimento e resfriamento parte para uma construção
com critérios bem definidos na envoltória (CHLELA et al., 2009; CHUNG et al.,
2009).
Hernandez, Burke e Lewis (2008) aplicaram um questionário em 500
escolas na Irlanda coletando detalhes construtivos, atividades desenvolvidas
nestas edificações e uso de energia. Nas construções foram levantados
detalhes de projeto e especificações de paredes, coberturas, janelas e portas.
Como dados gerais foram levantados o número de alunos, formas de
aquecimento, ventilação e iluminação. Estes dados permitiram desenvolver
uma referência para simulação e procedimento de cálculo da eficiência
energética e avaliar o consumo de energia utilizada nas edificações. Eles
chegaram a um indicador de eficiência energética da ordem de 53kWh/m² em
simulações e a partir de dados de edificações reais da ordem de 31kWh/m².
Concluíram que calculando o indicador de eficiência energética em uma
simulação e de forma real pode gerar diferenças sendo necessário um maior
cuidado na coleta e análise de dados e considerações mais apuradas quanto
às atividades desenvolvidas e ocupação destas edificações.
Hong (2009) trata de uma comparação entre as normas chinesas de
eficiência energética e a norma americana. Este trabalho observa edificações
públicas, análogas às americanas, que incluem também as escolas, e que
podem através da aplicação das normas, analisando a envoltória gerarem
uma economia do consumo de energia. Concluiu que a norma chinesa não é
20
†sma
tão abrangente e detalhista quanto a americana, sendo necessário uma
revisão da norma de seu país. Seu trabalho se torna relevante quanto à
metodologia e referências de eficiência energética.
Santamouris et al. (2007) mostram a qualidade global de eficiência
energética e classificação de ambientes escolares, através de levantamento
em 320 escolas na Grécia, mostrando também uma relevância da observação
do ambiente construído e sua relação com o consumo de energia. Os dados
foram obtidos através do órgão responsável por este controle no país. Em
paralelo, dados quanto ao período de utilização, número de estudantes,
características construtivas e equipamentos instalados foram obtidos junto aos
administradores escolares. A partir destes dados criaram um método de
referência e classificação em eficiência energética das edificações escolares a
partir de técnicas de agrupamento
5
.
Chung et al. (2009) fazem uma relação entre envelope da edificação e
o ganho de calor no consumo de energia em ventilação e mecanismos para
condicionamento de ar. Eles utilizam um levantamento de Yu e Chow
efetuado em 2005 com verificação da eficiência energética de vinte
edificações comerciais em Hong Kong. Uma redução do consumo de energia
nos anos de 2001 a 2006, decorrente de um programa de eficientização
energética na década anterior, é a principal conclusão deste estudo.
Chlela et al. (2009) por sua vez tratam de simulação dos parâmetros de
conforto, tais como térmico, orientação da edificação, aberturas e áreas
envidraçadas, tipologias de janelas, envoltória, entre outras. Este trabalho têm
por objetivo levantar uma metodologia para projetos de baixo consumo
energético baseado no método DOE (Design of Experiments)
6
. Como
conclusão chegam a uma meta-modelagem que permite simular projetos com
5
Técnica ou Análise de Agrupamentos, primeiramente usado por (Tyron, 1939) na realidade comporta
uma variedade de algoritmos de classificação diferentes, todos voltados para uma questão importante
em várias áreas da pesquisa:
Como organizar dados observados em estruturas que façam sentido, ou
como desenvolver taxonomias capazes de classificar dados observados em diferentes classes
.
Considera-se inclusive, que essas classes devem ocorrer "naturalmente" no conjunto de dados. A
Análise de Agrupamentos é na verdade uma coleção de diferentes algoritmos que
agrupam objetos.
Utiliza-se métodos de análise de agrupamentos quando não se possui nenhuma hipótese
a priori sobre a
estrutura ou comportamento dos dados. Disponível em
<http://www.inf.ufsc.br/~patrec/agrupamentos.html
>. Acesso em 28 de março de 2010.
6
DOE (Design of Experiments): método de análise quando há variação de resultados, considerado um
ramo da estatística. Tem uma longa história de desenvolvimento teórico e aplicação. (CHLELA, 2009).
21
†sma
o intuito de otimizar soluções para envelopes de edificações bem como de
condicionamento artificial de ar.
A partir do plano de ação para eficiência energética em edificações, as
bases necessárias para racionalizar o consumo de energia nas edificações do
Brasil são definidas. A relevância deste trabalho, portanto, está em aplicar o
regulamento técnico de eficiência energética (RTQ-C) aos prédios já
construídos e em uso contínuo da rede de ensino do estado do Paraná. Esta
aplicação tem como ponto principal verificar os níveis de eficiência energética
da envoltória das edificações. Pretende-se mostrar ao final, sob a ótica do
RTQ-C, a real condição destes edifícios. Junto a isto, os levantamentos de
consumos de água e energia elétrica servirão como parâmetros de correlação
para os níveis de eficiência energética e a situação das edificações de
instituição de ensino.
Com estas considerações iniciais, esta dissertação tem como tema
principal a correlação da eficiência energética da envoltória em edificações
destinadas a instituições educacionais estaduais do interior do Paraná e os
consumos de água e energia elétrica.
1.1OBJETIVOS
1.1.1Objetivo Geral
O objetivo geral deste trabalho é analisar a correlação entre o nível
de eficiência energética da envoltória e os consumos de energia elétrica e
água em edificações de instituições de ensino.
22
†sma
1.1.2 Objetivos Específicos
Como objetivos específicos têm-se:
Aplicar o Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência
Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos – RTQ-C
(BRASIL, 2009), determinando o nível de eficiência energética da
envoltória em edificações educacionais estaduais, no norte do Paraná,
mais precisamente nos municípios de Arapongas e Apucarana;
Levantar o consumo de energia elétrica nas edificações educacionais
em estudo, através de dados fornecidos pelas instituições
responsáveis;
Levantar o consumo de água nas edificações educacionais em estudo,
através de dados fornecidos pelas instituições responsáveis.
1.2 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
O presente trabalho está estruturado em cinco capítulos. O capítulo um,
inicia com uma introdução, fazendo uma caracterização do problema e
apresentando os objetivos. Traz ainda considerações iniciais relevantes ao
tema e metodologia proposta neste trabalho.
O segundo capítulo trata da revisão bibliográfica no que se refere à
eficiência energética da envoltória dos edifícios. Também faz referência à
regulamentação brasileira sobre eficiência energética e a influência deste
tema e as características construtivas das edificações estudadas. Trata ainda
das escolas e sua relação com a eficiência energética.
No terceiro capítulo é descrito o método empregado a partir dos dados
exigidos pelo Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência Energética
23
†sma
de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos – RTQ-C (BRASIL, 2009) com
as coletas de dados in loco e dados de projetos. Detalha ainda o
levantamento necessário para correlação com os consumos de energia
elétrica e água nas escolas, objetos deste trabalho.
O capítulo quatro mostra o resultado da aplicação, o resultado da
análise individual de cada escola bem como o resultado do nível de
classificação mediante a análise da eficiência energética das envoltórias das
edificações e a correlação com os consumos de energia elétrica e água.
Por último, o capítulo cinco apresenta as conclusões, as considerações
finais as delimitações do trabalho, bem como as sugestões para trabalhos
futuros.
1.3 CONSIDERAÇÕES INICIAIS SOBRE APLICAÇÃO DO RTQ-C
Por ocasião dos levantamentos foram observadas as exigências do
RTQ-C (BRASIL, 2009). As características das envoltórias, a presença ou não
de ambientes condicionados artificialmente e a tipologia das instalações
elétricas.
A Etiqueta Nacional de Conservação de Energia – ENCE (Figura 1) é
dada para três sistemas de forma individual (envoltória, iluminação e
condicionamento de ar) e para o edifício completo. Como nenhuma escola
tem aparelhos de ar condicionado, foi de entendimento que a etiquetagem
para sistema individual de condicionamento de ar e consequentemente para
edificação completa não poderiam ser aplicadas a estas edificações.
Nos sistemas restantes, envoltória e iluminação foram avaliadas as
exigências do RTQ-C (BRASIL, 2009). Para iluminação, itens como
acendimento de luminárias separadas por ambientes, que também é condição
primordial para aplicação do regulamento, na etiquetagem no quesito elétrico,
24
†sma
foi considerada não aplicável. Portanto, não poderia ser considerada a
aplicação da ENCE parcial para o sistema de iluminação.
O item que foi considerado passível de aplicação do RTQ-C (BRASIL,
2009), seria o sistema individual da envoltória. Este pode receber uma
etiqueta (ENCE) parcial para um sistema individual, não caracterizando a
ENCE completa. Esta, portanto, foi a consideração principal para objeto deste
trabalho.
O RTQ-C (BRASIL, 2009), quando aborda o nível de eficiência
energética, faz referência às áreas de curta permanência que não são
consideradas para análise da envoltória. Optou-se neste trabalho, face tais
áreas terem uma utilização por um grande número de usuários utilizá-las.
Outra consideração, ainda, é sobre a simulação de que os ambientes de
permanência prolongada estão sujeitos. É obrigatório apresentar simulação,
comprovando as horas de conforto, que se optou por não fazer, face o
tamanho da amostra, as áreas das edificações, bem como sua complexidade.
Usou-se o método prescritivo.
25
†sma
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Uma das formas mais adequadas e mais aceitas, atualmente, para
conter a expansão do consumo sem comprometer a qualidade de vida e
desenvolvimento econômico, tem sido o estímulo ao uso eficiente de energia
e do consumo de água. Hong (2009) salienta que a eficiência energética nas
edificações está entre os 10 programas chaves, na China, para objetivar a
melhoria e diminuição de emissão de poluentes no plano de cinco anos (2006-
2010). No Reino Unido, Alemanha, Canadá, França, Portugal, China, Hong
Kong, Taiwan, Espanha, Itália e Estados Unidos, só para citar alguns
exemplos, iniciativas de controle e eficientização de edificações estão sendo
tratados com muita atenção.
Conforme Erhorn et al. (2008) no Fórum para Construções do Futuro,
a análise das edificações dos países participantes durante seis anos mostrou
que decisões de projeto e ferramentas para construção adequada podem
levar a uma diminuição do consumo de energia. Os objetivos definidos pelo
fórum para esta análise pelos países participantes foram: (i) prover
ferramentas e um guia para os responsáveis pelas tomadas de decisão e
projetistas para aperfeiçoamento do ensino e aprendizagem do ambiente
educacional para a eficiência energética; (ii) recomendar como se deve operar
nos processos de retrofit; (iii) fomentar medidas de custo para implantação de
sistemas de eficiência; (iv) dar suporte aos responsáveis pelas tomadas de
decisão para avaliar qual metodologia de eficiência adquirir.
Os procedimentos dos trabalhos foram:
coletar estudos de caso e as condições das edificações
existentes;
identificar requisitos funcionais;
definir os tipos das edificações;
26
†sma
investigar soluções existentes (sistemas, custos) incluindo
análises dos estudos de casos;
rever guias existentes;
definir os pontos de medições de energia (nacionais e locais
da edificação);
definir parâmetros de critérios decisivos;
identificar lacunas funcionais no conhecimento e apropriar
soluções.
Os participantes do fórum, conforme Erhorn et al. (2008), foram
Dinamarca, Finlândia, França, Alemanha, Grécia, Itália, Noruega, Polônia,
Reino Unido e Estados Unidos da América.
Nestes países, através de órgãos de eficiência energética vinculados
ao governo, como para os Estados Unidos o
Energy Efficiency and
Renewable Energy
- EERE subordinado ao Departamento de Energia – DOE
mantém incentivos fiscais e financeiros de controle e economia de energia. O
orçamento da EERE para o biênio 1998/2000 foi de US$ 1 bilhão e 236
milhões (MENKES, 2009).
Na França, a agência que regula e gerencia a energia e o meio
ambiente (ADEME) tem objetivos traçados até 2010 de desenvolver
ferramentas, materiais e equipamentos que reduzam o consumo de energia.
Estes objetivos englobam desde o projeto, passando pelo ciclo de vida com
novas tecnologias de iluminação, ventilação, acústica e uso dos espaços.
Também deverão ser desenvolvidas novas técnicas para compatibilização
entre os processos de projeto e produção e manutenção. Estes critérios, ou
técnicas têm por objetivo fazer com que até 2030 as informações sejam
difundidas com êxito para a implantação de construções de alto desempenho
e com tecnologias de construções de baixo custo e com utilização de energias
não poluentes (ADEME, 2009).
Conforme Chlela et al. (2009), na França, o intuito é de estabelecer
critérios para projetos de edificações com baixo consumo energético, através
da análise das envoltórias e fazer um vínculo entre estas informações e as
regiões climáticas e os equipamentos utilizados. Para tanto, foram feitas
27
†sma
avaliações de um projeto de edificação educacional padrão para seu país e
simulado em condições adversas para três regiões, Agen, Nancy e Nice, clima
temperado, clima frio e clima quente, respectivamente, onde foram avaliadas
as condições da envoltória.
No Reino Unido, a recomendação é de utilização de materiais que
diminuam as taxas de emissão de carbono e consumam menos energia, pois,
são mais eficientes. O Departamento de Assunto Para o Meio Ambiente,
Alimentação e Agricultura (DEFRA) do Reino Unido especificam critérios para
manufatura, equipamentos e tecnologia, para incentivo, monitoramento
automático de equipamentos, condicionamento de ar, iluminação, ventilação
entre outros.
Na Argentina, Larsen, Filipin e Beascochea (2008) colocam que
aproximadamente 50% do consumo de energia é gasto em equipamentos de
condicionamento de ar. Destacam-se os mecanismos que permitem obter
uma diminuição de consumo com aplicação de técnicas bioclimáticas e a
alteração do padrão de consumo dos usuários. Mesmo tratando-se de
edificações residenciais, estas análises são relevantes para a verificação da
interferência da envoltória no consumo de energia.
Na Espanha, Casals (2006) discute sobre a análise da
regulamentação e certificação da energia das edificações, além de serem
observadas as emissões de poluentes. Em sua metodologia, foi possível, a
partir de um estudo de caso na Espanha, verificar que dados incorretos
podem invalidar a análise do processo de eficiência. Conclui que as
considerações de uso de energia e a análise do ciclo de vida de cada
edificação devem ser incluídas nos esquemas de regulamentação e
certificação para torná-los mais sustentáveis.
Segundo Corgnati, Corrado e Filippi (2008), na Itália, a Lei 10/1991
que estabelece o plano energético nacional para desenvolvimento da
economia de energia e desenvolvimento do uso de energias renováveis, além
do método proposto pelo Comitê Europeu de Certificação em 2005 pode ser
usado para certificação e otimização do uso da energia. Observam que pode
ser traçada uma metodologia para projeto e modelagem de edifícios através
do consumo das edificações atuais. Em seu trabalho, eles avaliam a
localização geográfica das edificações, dados geométricos (área, volume),
28
†sma
dados de graus dia, tipo de energia utilizada, consumo de energia pelo
aquecimento proporcionado e duração de aquecimento pelo período.
Avaliaram 138 edificações sendo 117 escolas de segundo grau e 12 escolas
de guardas municipais de Torino na província de Torino, Itália, região de
inverno frio e seco e verão quente e úmido. Concluíram que a aplicação de
uma metodologia, por um período longo, em um grande número de
edificações semelhantes, pode ser adequada para compor dados para
contratos futuros de serviços energéticos.
Em Hong Kong, Chan e Yung (2005) e Chung e Hui (2009)
observaram o Código para Conservação de Energia de 2001. Este código
sugere maiores controles para edificações novas, com maior rigidez nos
critérios de aprovação e gerenciamento das edificações para futura economia
em gastos energéticos.
No Brasil, no que se refere à energia elétrica, esse estímulo tem sido
aplicado de maneira sistemática desde 1985, quando o Ministério de Minas e
Energia (MME) criou o Programa Nacional de Conservação de Energia
Elétrica (PROCEL), de âmbito nacional e coordenado pela Eletrobrás. Em
1993, em colaboração com o Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE),
coordenado pelo Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade
Industrial (Inmetro), foi lançado o selo Procel, que ganhou expressividade a
partir do racionamento de 2001, como conseqüência da crise de energia no
país (ANEEL, 2009; LAMBERTS et al., 2007b).
Em 2003 foi lançado o Procel EDIFICA especialmente voltado à
Eficiência Energética das Edificações aliada ao conforto ambiental. Ao se
utilizar tecnologias energeticamente eficientes desde a concepção inicial do
projeto, a economia pode superar 50% do consumo, comparada com uma
edificação concebida sem uso dessas tecnologias. Uma das metas do
programa Procel EDIFICA, remete ao apoio à implantação da
Regulamentação da Lei de Eficiência Energética (Lei 10.295/2001) no que
tange às edificações brasileiras (ELETROBRÁS, 2009; LAMBERTS et al.,
2007b).
O potencial de conservação de energia pode chegar a 30% para
edificações já existentes, se aplicadas as recomendações do regulamento em
um processo de retrofit. De acordo com o programa, a energia elétrica
29
†sma
consumida no Brasil em 2008, segundo a ANEEL foi de cerca de 393 bilhões
de kWh (ELETROBRÁS, 2009).
Para Menkes (2009) não há indícios de que haja diminuição da
demanda energética, pelo menos no curto prazo. Programas e ações em
eficiência energética possuem um papel relevante nas políticas de diminuição
dos impactos ambientais, causados pela produção e consumo de energia.
2.2 REGULAMENTAÇÃO
O Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência Energética de
Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos – RTQ-C (BRASIL, 2009)
aprovado pela Portaria Inmetro n 163 de 08 de junho de 2009, especifica
requisitos técnicos, bem como os métodos para a classificação de edifícios
quanto à eficiência energética. O texto da regulamentação foi desenvolvido
pelo Laboratório de Eficiência Energética em Edificações (LabEEE) para a
Eletrobrás no âmbito do programa Procel EDIFICA (LAMBERTS et al., 2007b).
O RTQ-C trata somente de edifícios comerciais, de serviços e
públicos não observando edificações residenciais. A concessão da etiqueta de
eficiência, aos moldes da etiqueta Procel de eletrodomésticos, pode ser
realizada nas diferentes fases do empreendimento. Para uma edificação
existente, classifica a mesma e dá condições às possibilidades de melhoria e
adaptações, mostrando os pontos que deverão ser melhorados. Para
edificação a ser executada ou projeto de nova edificação, a regulamentação
classifica o projeto e norteia as partes do mesmo que deverão sofrer
intervenções para se adequar à legislação possibilitando, assim, sua total
adequação à regulamentação e futura etiquetagem. O objetivo é criar
condições para a etiquetagem do nível de eficiência energética de edifícios
comerciais, de serviços e públicos.
O RTQ-C aplica-se a edifícios com área total útil mínima de 500 m².
Edifícios de uso misto, tanto de uso residencial e comercial como de uso
residencial e de serviços ou de uso residencial e público, deve ter suas
parcelas não residenciais avaliadas separadamente caso estas,
30
†sma
exclusivamente, ultrapassem os 500 m². Também se aplica aos edifícios com
tensão de abastecimento superior ou igual a 2,3 kV (subgrupos tarifários A1,
A2, A3, A3a, A4 e AS), incluindo edifícios condicionados, parcialmente
condicionados e não condicionados (BRASIL, 2009; COPEL, 2005).
A etiquetagem de eficiência energética de edifícios deve atender aos
requisitos relativos ao desempenho da envoltória, à eficiência da potência
instalada do sistema de iluminação e à eficiência do sistema de
condicionamento do ar. Além destes, há uma opção alternativa de
classificação através da simulação computacional do desempenho
termoenergético de um modelo do edifício proposto para ser etiquetado, que é
o caso principalmente dos edifícios em projeto. Partes dos edifícios podem
também ter classificação parcial do nível de eficiência referente a cada
sistema individual (envoltória
7
, sistema de iluminação e sistema de
condicionamento de ar), avaliados, porém separadamente.
Nestes casos, as parcelas a serem classificadas devem ser:
para classificação da envoltória, o nível de eficiência
energética deve ser estabelecido para a edificação completa;
para classificação do sistema de iluminação, o nível de
eficiência energética pode ser estabelecido para um
pavimento ou um conjunto de salas;
para classificação do sistema de condicionamento de ar, o
nível de eficiência energética pode ser estabelecido para um
pavimento ou um conjunto de salas.
Na primeira versão do regulamento, somente a edificação composta
pelos três itens (envoltória, iluminação e condicionamento de ar) poderia ser
etiquetada. Uma nova versão foi editada em 2009 e novos regulamentos
foram estabelecidos, permitindo a etiquetagem parcial de cada sistema.
7
A Envoltória compreende os planos externos da edificação, compostos por fachadas, empenas,
cobertura, brises, marquises, aberturas, assim como quaisquer elementos que os compõem (BRASIL,
2009). Alguns textos ainda se referem à envoltória como envelope como no texto inicial do RTQ-C,
sendo também comum em alguns textos internacionais como Chung
et al. (2009), Lee, (2008), Chlela et
al
. (2009), Hong (2009) e Erhorn et al. (2008).
31
†sma
Para obter a classificação geral do edifício, as classificações por
requisitos devem ser avaliadas, resultando numa classificação final. Devem-se
avaliar os três itens e, a partir destes, uma avaliação do edifício será efetuada.
Para isso, pesos são atribuídos para cada requisito e, de acordo com
a pontuação final, é obtida uma classificação que também varia de A (mais
eficiente) a E (menos eficiente) apresentada na Etiqueta Nacional de
Conservação de Energia (ENCE) (Figura 1).
Figura 1 - Etiqueta Nacional de Conservação de
Energia (ENCE).
Fonte: Brasil, 2009b.
32
†sma
Os pesos estão distribuídos conforme mostrado na Tabela 1.
Tabela 1 – Pesos de cada requisito.
Sistemas Peso
Envoltória 30%
Sistemas de Iluminação 30%
Sistema de Condicionamento de ar 40%
Fonte: BRASIL, 2009.
O nível de classificação de cada requisito equivale a um número de
pontos correspondentes, conforme mostra a Tabela 2. Estes equivalentes
numéricos serão utilizados para avaliação do edifício como um todo e gerará
uma pontuação semelhante.
Tabela 2 – Equivalentes numéricos para níveis de eficiência.
Níveis Equivalentes Numéricos
A 5
B 4
C 3
D 2
E 1
Fonte: BRASIL, 2009.
No caso de edifícios que possuam áreas não condicionadas, deve-
se observar o seguinte para a análise do requisito da envoltória dessas áreas:
áreas de curta permanência, tais como circulação, depósitos,
banheiros: não são consideradas para a análise da envoltória
pelo RTQ-C, porém foram abordados neste trabalho pela
quantidade de usuários nas escolas;
áreas de permanência prolongada, tais como lojas, escritórios,
áreas de trabalho: é obrigatório comprovar por simulação que
o ambiente interno proporciona temperaturas dentro da zona
de conforto durante um percentual das horas ocupadas.
33
†sma
A classificação geral do edifício é calculada de acordo com a
pontuação de cada requisito e a distribuição dos pesos através da equação 1.
b
.EqNumV
AU
ANC
.5
AU
APT
AU
AC
EqNumCA.0,40
EqNumDPI0,30..EqNumV
AU
ANC
.5
AU
APT
AU
AC
EqNumEnv.0,30PT
1
0
Eq 1
Onde:
PT é a pontuação obtida;
EqNumEnv é o equivalente numérico da envoltória;
EqNumDPI é o equivalente numérico do sistema de iluminação,
identificado pela sigla DPI, Densidade de Potência de Iluminação;
EqNumCA é o equivalente numérico do sistema de condicionamento
de ar;
EqNumV é o equivalente numérico de ambientes não condicionados
e/ou ventilados naturalmente;
APT é a área de piso dos ambientes de permanência transitória,
desde que não condicionados;
ANC é a área de piso dos ambientes não condicionados de
permanência prolongada;
AC é a área de piso dos ambientes condicionados;
AU é a área útil;
b é a pontuação obtida pelas bonificações, que varia de zero a 1.
Os equivalentes numéricos para os níveis de eficiência de cada
requisito são obtidos na Tabela 2. O número de pontos obtido na equação 1
irá definir a classificação geral da edificação, mostrada na Tabela 3.
34
†sma
Tabela 3 – Classificação Geral.
PT Classificação Final
4,5 ≤ PT < 5 A
3,5 ≤ PT < 4,5 B
2,5 ≤ PT < 3,5 C
1,5 ≤ PT < 2,5 D
PT < 1,5 E
Fonte: BRASIL, 2009.
As classificações parciais e a final são apresentadas na ENCE –
Etiqueta Nacional de Conservação de Energia. Somente um edifício com
classificações “A” nos três requisitos parciais: envoltória, iluminação e
condicionamento de ar está em condições de obter o Selo Procel, não
impedindo de receber a etiqueta (ENCE) com sua classificação.
Permite-se, ainda, bonificação para iniciativas que aumentem a
eficiência da edificação, para tanto, essas iniciativas deverão ser justificadas,
e a economia gerada deve ser comprovada. Essas bonificações podem ser:
sistemas e equipamentos que racionalizem o uso da água tais
como economizadores de torneira, sanitários com sensores,
aproveitamento de água pluvial que devem proporcionar uma
economia mínima de 20% no consumo anual de água do
edifício, considerando práticas correntes de dimensionamento;
edifícios com atividades como restaurantes, hotéis, hospitais e
outros que tenham demanda de água quente em suas
instalações e que utilizarem aquecimento solar de água devem
provar atendimento com uma fração de uso de energia solar
igual ou superior a 60%;
energia eólica ou painéis fotovoltaicos devem proporcionar uma
economia mínima de 10% no consumo anual de energia elétrica
do edifício;
35
†sma
sistemas de cogeração devem proporcionar uma economia
mínima de 30% no consumo anual de energia elétrica do
edifício;
inovações técnicas ou de sistemas que comprovadamente
aumentem a eficiência energética da edificação, proporcionando
uma economia mínima de 30% do consumo anual de energia
elétrica.
As escolas não atenderam nenhum destes requisitos, porém estes só
seriam abordados e considerados quando da aplicação da etiquetagem
completa.
Gonçalves e Duarte (2006) chamam isto de indicadores de
sustentabilidade com critérios de desempenho e complexidade. Como
exemplo, indicadores de sustentabilidade foram utilizadas no edital do
concurso de arquitetura do centro de pesquisas da Petrobrás, em 2004, no
Rio de Janeiro e chamadas de ecoeficiência com caráter eliminatório no edital,
dado sua importância.
Economias de mais de um item, menores que os mínimos exigidos,
podem ser combinados. Com isto objetivam-se alcançar, proporcionalmente,
os percentuais exigidos para obtenção da bonificação.
Além dos requisitos descritos no RTQ-C, para o edifício ser elegível à
etiquetagem, devem-se cumprir as seguintes condições mínimas:
possuir circuito elétrico com possibilidade de medição
centralizada por uso final: iluminação, sistema de
condicionamento de ar e outros. Caso este item não seja
atendido, o nível de eficiência do edifício será no máximo C.
Hotéis, desde que possuam desligamento automático para os
quartos, edificações com múltiplas unidades autônomas de
consumo e edificações construídas anteriormente à publicação
do RTQ-C são consideradas exceções.
Para o edifício atingir uma classificação “A” alguns requisitos mínimos
devem ser cumpridos:
36
†sma
se houver demanda para uso de sistema de água quente, deve-
se utilizar aquecimento solar de água com coletor e reservatório
térmico com classificação “A”, segundo regulamento específico
do Programa Brasileiro de Etiquetagem – PBE/INMETRO, ou
utilizar bomba de calor ou aquecimento por reuso de calor ou
ainda utilizar aquecedores a gás individuais com classificação
“A”, segundo regulamento específico do PBE/INMETRO;
quando usar aquecimento solar de água, deve-se utilizar o
máximo aproveitamento dentro da área de coleta possível;
caso o edifício possua mais de um elevador, dever-se-á utilizar,
obrigatoriamente, controle inteligente de tráfego para elevadores
de uma mesma finalidade em um mesmo
hall;
bombas de água centrífugas, quando utilizadas, devem fazer
parte do PBE/INMETRO.
Além dos pré-requisitos gerais - Envoltória, Iluminação,
Condicionamento de Ar e Simulação; há pré-requisitos específicos que devem
ser atendidos de acordo com os critérios de cada item. Caso nenhum dos pré-
requisitos seja atendido no seu respectivo item, o equivalente numérico
deverá seguir a seguinte classificação do nível de eficiência, podendo ser
apenas:
Envoltória: somente “E”;
Iluminação: máximo “D”;
Condicionamento de ar: máximo “B”;
Simulação: não poderá ser efetuada.
No caso de uso do item Simulação, depois de atendido o item e
encontrada a eficiência, os seguintes pré-requisitos devem ser cumpridos no
edifício:
pré-requisitos gerais;
37
†sma
pré-requisitos específicos de iluminação de acordo com o nível
de eficiência alcançado; e
pré-requisito específico de condicionamento de ar.
2.2.1ENVOLTÓRIA
A envoltória, pela análise do RTQ-C, tem relação direta com a parte
de conforto e da sustentabilidade da edificação. Pelos critérios de restrição
aos primeiros quatro níveis (“A”; “B”; “C”; “D”), por relação direta com a
absortância, torna-se extremamente relevante o estudo de tal informação.
Levantamento de dados e verificação de absortância e transmitância devem
ser, portanto, considerados.
Para Carlo (2009), as características da envoltória que podem
influenciar nos ganhos de calor são as cores de fechamentos horizontais e
verticais. Também as propriedades térmicas de materiais e componentes
como vidros, paredes e coberturas têm relação direta com esta influência. A
exposição ao ambiente externo, a ausência de sombreamento ou o contato de
grandes superfícies do edifício com o exterior, também são relevantes e
deverão ser observadas.
Nogueira e Nogueira (2003) complementam que quando se faz um
projeto para construção de uma edificação deve-se atentar para o tipo de
material empregado, seja nos pisos, paredes, revestimentos, coberturas ou
outras aplicações dos materiais. Baseando-se nesses materiais e num estudo
detalhado do conforto térmico, segundo eles, será possível conseguir uma
edificação com perfeitas condições de conforto ambiental para os futuros
usuários que venham a utilizá-la.
Para Lamberts
et al. (2007a) o emprego de padrões arquitetônicos
adequados, a especificação de produtos e materiais energeticamente
eficientes e a adequação de critérios de projetos racionais permitem reduções
significativas no consumo de energia. Observam ainda que estas soluções
38
†sma
eficientes quando combinadas com o uso de equipamentos eficientes podem
gerar diferentes níveis de eficiência.
Não é possível maximizar os quatro confortos (térmico, lumínico,
acústico e funcional) e sim encontrar um conjunto de soluções. Técnicas que
possam ser utilizadas para prover uma melhor eficiência o uso dos
equipamentos e instalações e que reduzam a necessidade do uso contínuo de
condicionamento artificial. Estudo realizado em escolas da rede estadual de
São Paulo demonstra que a análise dos parâmetros de conforto ambiental
deve ser mais abrangente para aplicação nos projetos (GRAÇA e
KOWALTOWSKI, 2004; LOUREIRO, 2003).
O Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência Energética de
Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos – RTQ-C (BRASIL, 2009) avalia
as transmitâncias térmicas, a absortância, sombreamentos e as aberturas.
Dados relativos a estas avaliações são utilizados para caracterizar as
necessidades a serem atendidas para a eficiência da edificação, o que
demonstra que as propriedades dos materiais e técnicas aplicadas à
construção são relevantes à eficiência.
Ainda, observa-se que nas aberturas, o aumento de proteções,
resulta em bloqueio de luminosidade natural e, portanto, aumenta a
necessidade de iluminação artificial, elevando o consumo de energia elétrica.
Este aumento está vinculado aos padrões tecnológicos e de eficiência
energética de arquitetura, clima local, atividade e característica desta
edificação. Edificações estas influenciadas pela densidade de usuários
necessitando, portanto, de ventilação e condicionamento de ar artificial o que
agrava os gastos de energia e aumenta o aquecimento interno (COSTA, 2007;
FONSECA; COSTA e KRÜGER, 2008; COPEL, 2006).
Para Ghisi, Tinker e Ibrahim (2005) grandes aberturas podem não
promover eficiência energética em ambientes condicionados artificialmente. A
garantia da vista exterior deve ser avaliada em função de outras informações
e atributos da edificação tais como profundidade, geometria e até latitude e
localização geográfica da edificação. Em seu trabalho, foi concluído que
ambientes de menor profundidade para aproveitamento de luz natural não são
energeticamente eficientes, quando artificialmente condicionadas e com
39
†sma
integração da iluminação natural com a artificial. Ambientes de maior
profundidade tem melhor resposta às condições de eficiência nestes casos.
Como observado, várias são as informações necessárias para
avaliação correta de uma edificação, não sendo diferente no regulamento para
definição do nível de eficiência energética da envoltória. Para classificação do
nível de eficiência da envoltória, além do exigido, deverão ser atendidos
certos requisitos nas edificações. Para os níveis de eficiência leva-se em
consideração a transmitância térmica referenciando-se ao Zoneamento
Bioclimático Brasileiro
8
, bem como a absortância de paredes e coberturas.
Para o nível de eficiência “A” para qualquer Zona Bioclimática, a
transmitância térmica da cobertura de ambientes condicionados artificialmente
não deve ultrapassar 1,0 W/m²K, e para ambientes não condicionados, não
deve ultrapassar 2,0 W/m²K. Para as paredes externas a transmitância
térmica não deve ultrapassar os limites estabelecidos na Tabela 4, de acordo
com sua Zona Bioclimática. A transmitância térmica a ser considerada é a
média ponderada das transmitâncias de cada parcela, de cobertura, e de
paredes externas, pelas áreas que ocupam.
Tabela 4 – Limites de transmitância e capacidade térmica das
paredes externas.
Zonas Bioclimáticas
Transmitância Térmica
Máxima
Capacidade Térmica
das Paredes
[W/(m².K)] [kJ/(m².K)]
1 a 6 3,7 ---
7 e 8
2,5
≤ 80
3,7 > 80
Fonte: BRASIL, 2009.
A observação das zonas bioclimáticas, também é considerada em
outros países como na China, Taiwan, França, Grécia e Hong Kong, aliando
este zoneamento a temperaturas e fatores climáticos regionais e ainda ao
georeferenciamento (HONG, 2009; LEE, 2008; SANTAMOURIS et al., 2007;
CHUNG e HUI, 2009; PEDRINI e SZOKOLAY, 2005).
8
Zoneamento Bioclimático Brasileiro ou Zona Bioclimática é estabelecido na NBR 15220 -
Parte 3 (ABNT, 2005)
40
†sma
O RTQ-C (BRASIL, 2009), ainda apresenta exceções ao item de
superfícies opacas (paredes vazadas, pórticos ou placas perfuradas) à frente
de aberturas envidraçadas nas fachadas (paralelas aos planos de vidro),
formando elementos de sombreamento. Estas superfícies devem estar
fisicamente conectadas ao edifício e a uma distância até o plano envidraçado
inferior a uma vez a altura de seu maior vão. Este afastamento entre os
planos deve possuir proteção solar horizontal como beiral ou marquise.
Quanto às cores e absortância de superfícies, para as Zonas
Bioclimáticas 2 a 8, deve-se utilizar materiais de revestimento externo de
paredes com absortância solar baixa com α menor que 0,4 (cores claras).
Para coberturas não aparentes, devem-se utilizar cor de absortância solar
baixa, com α também inferior a 0,4 ou telhas cerâmicas esmaltadas ou ainda
teto jardim. A absortância solar a ser considerada é a média das absortâncias
de cada parcela da fachada (ou cobertura) ponderadas pela área que
ocupam.
No caso de existência de aberturas zenitais, a edificação deve
atender ao fator solar máximo do vidro ou do sistema de abertura para os
respectivos Percentuais de Abertura Zenital (PAZ) de acordo com a Tabela 5.
Para as edificações com percentuais de abertura zenital maiores que 5%,
pretendendo alcançar classificação “A” no edifício completo, deve-se utilizar
simulação computacional. Não é feita referência quanto às aberturas zenitais
para obtenção dos demais níveis de eficiência.
Tabela 5 – Limites de fator solar e de percentual de abertura zenital para
coberturas.
PAZ 0 a 2% 2,1 a 3% 3,1 a 4% 4,1 a 5%
FS 0,87 0,67 0,52 0,30
Fonte: BRASIL, 2009.
Para o nível de eficiência energética para etiquetagem “B” para
qualquer Zona Bioclimática, a transmitância térmica da cobertura de
ambientes condicionados artificialmente não deve ultrapassar 1,5 W/m²K e
para ambientes não condicionados, não deve ultrapassar 2,0 W/m²K. A
transmitância térmica das paredes externas, também em relação ao
41
†sma
zoneamento bioclimático, deve atender aos limites da Tabela 4. A exceção
também é válida com as superfícies opacas à frente de aberturas
envidraçadas nas fachadas (paralelas aos planos de vidro), formando
elementos de sombreamento que devem estar fisicamente conectadas ao
edifício e a uma distância até o plano envidraçado inferior a uma vez a altura
de seu maior vão. Este afastamento entre os planos deve possuir proteção
solar horizontal como beiral ou marquise.
Quanto à absortância de superfícies e cores são obrigatórios os
mesmos pré-requisitos para as Zonas Bioclimáticas 2 a 8 que os referidos no
nível de eficiência “A”. Utilização de materiais de revestimento externo de
paredes com absortância solar baixa, com α inferior a 0,4 (cores claras). Em
coberturas não aparentes, devem-se utilizar cor de absortância solar baixa,
também com α inferior a 0,4 ou telhas cerâmicas esmaltadas ou ainda teto
jardim. A absortância solar a ser considerada é a média das absortâncias de
cada parcela da fachada (ou cobertura) ponderadas pela área que ocupam.
Com relação aos níveis “C” e “D” os componentes opacos (paredes e
coberturas) devem possuir transmitâncias térmicas máximas de 2,0 W/m²K
para qualquer ambiente ou Zona Bioclimática. A transmitância térmica das
paredes externas deve atender à Tabela 4 para as respectivas zonas
bioclimáticas. Também a exceção é válida quanto às superfícies opacas
(paredes vazadas, pórticos ou placas perfuradas) à frente de aberturas
envidraçadas nas fachadas (paralelas aos planos de vidro), formando
elementos de sombreamento que devem estar fisicamente conectadas ao
edifício e a uma distância até o plano envidraçado inferior a uma vez a altura
de seu maior vão. Este afastamento entre os planos também deve possuir
proteção solar horizontal como beiral ou marquise.
2.2.2 PROCEDIMENTO DE DETERMINAÇÃO DA EFICIÊNCIA
Este método de classificação de eficiência da envoltória se baseia em
um indicador de consumo obtido através de equações específicas para este
indicador. O RTQ-C (BRASIL, 2009) estabelece duas equações por Zona
42
†sma
Bioclimática, uma representando edifícios com área de projeção (Ape) menor
que 500 m², e a segunda para edifícios com área de projeção maior que 500
m². No desenvolvimento das equações do indicador de consumo, algumas
zonas bioclimáticas (ZB) foram agrupadas, sendo representadas pela mesma
equação. São elas ZB2 e ZB3; ZB4 e ZB5; ZB6 e ZB8.
As equações para Ape maiores de 500 m² são válidas para um Fator
de Forma mínimo permitido (Aenv/Vtot). As equações para Ape menor que
500 m² são válidas para um Fator de Forma máximo permitido (Aenv/Vtot).
Acima ou abaixo desses, deve-se utilizar os valores limites.
Os ângulos de sombreamento devem ser usados com valor máximo
de 45º, sendo que proteções solares cujos Ângulos Verticais de
Sombreamento (AVS) e Ângulos Horizontais de Sombreamento (AHS) são
superiores a este limite, adotar 45º. Esta exigência não determina o
dimensionamento das proteções solares. Elas devem ser projetadas para
evitar o sobreaquecimento dos ambientes internos, considerando as
necessidades de sombreamento específicas do edifício, as condições
sazonais do clima local (trajetória solar e temperaturas) e a orientação de
cada fachada. Pedrini e Szokolay (2005) e Atem e Basso (2005) tratam do
assunto como recomendação em simulações de projetos e na eficiência das
proteções já projetadas e executadas.
O Indicador de Consumo referente à envoltória do edifício proposto
deve ser calculado com as equações de acordo com a cidade e Zona
Bioclimática onde o edifício está inserido. A partir das informações retiradas
do zoneamento bioclimático brasileiro - parte 3, Apucarana e Arapongas
pertencem ao zoneamento bioclimático 3.
Alguns autores como Carlo, Ghisi e Lamberts, 2003; Carlo, 2009;
Pedrini e Lamberts, 2003; Signor; Westphal e Lamberts, 2001, fazem
referência quanto aos sombreamentos e interferências destes, sem referência
direta às edificações vizinhas. Somente há consideração para utilização no
RTQ-C (BRASIL, 2009) em simulação e quando for para verificação do nível
de eficiência no edifício real.
Para a zona bioclimática 2 e 3 considera-se que edificações com
mais de 500m² de área construída, que é o caso de todas as edificações em
estudo, deverão ter indicador de consumo avaliado a partir da equação 2.
43
†sma
98277540
7535
2603208648250941131414
,,
,
,,,,,,
AHSPAF
FF
AHSAVSFSPAFFFFAIC
T
Tenv
Eq 2
Onde as variáveis são:
IC: Indicador de Consumo (adimensional);
Ape: Área de projeção do edifício (m²);
Atot: Área total de piso (m²);
Aenv: Área da envoltória (m²);
AVS: Ângulo Vertical de Sombreamento, entre 0 e 45º (graus);
AHS: Ângulo Horizontal de Sombreamento, entre 0 e 45º (graus);
FF: (Aenv/ Vtot), Fator de Forma (m²/m³);
FA: (Ape/ Atot), Fator Altura (adimensional);
FS: Fator Solar (adimensional);
PAF
T
: Percentual de Abertura na Fachada total (adimensional, para
uso na equação);
Vtot: Volume total da edificação (m³).
Na equação, o Percentual de Área de Abertura na Fachada total
(PAF
t
) corresponde a um valor médio representativo do percentual de
aberturas de todas as fachadas. Para o uso deste valor, primeiramente deve-
se realizar o cálculo da Porcentagem de Abertura da Fachada oeste (PAF
o
) e
do PAF
t
. Se o PAF
o
for pelo menos 20% maior que o PAF
t
, deve-se adotar o
PAF da fachada oeste na equação.
O indicador de consumo obtido deve ser comparado a uma escala
numérica dividida em intervalos. Quanto menor o indicador obtido, mais
eficiente será a envoltória da edificação. A escala numérica da classificação
de eficiência é variável e deve ser determinada para cada volumetria de
edifício através dos parâmetros Fator Altura e Fator de Forma, razão entre a
área de projeção do edifício e a área total de piso (Ape/Atot) e razão entre a
área da envoltória e o volume total (Aenv/Vtot). Os demais parâmetros da
equação são fornecidos.
44
†sma
O procedimento para classificação do indicador de consumo da
envoltória é dado por meio da equação ICenv (equação 2) com os dados do
projeto do edifício. Calcula-se o limite máximo do indicador de consumo para
aquela volumetria, ICmáxD, por meio da mesma equação, mas com os
parâmetros de entrada fornecidos pela Tabela 6; o ICmáxD representa o
indicador máximo que a edificação deve atingir para obter a classificação D,
acima deste valor, a edificação passa a ser classificada com o nível E. O limite
mínimo ICmín por meio da mesma equação 2, utilizando como parâmetros de
entrada fornecidos pela Tabela 7; o ICmín representa o indicador de consumo
mínimo para aquela volumetria.
Tabela 6: Parâmetros do ICmáxD.
PAF
T
FS AVS AHS
0,6 0,61 0 0
Fonte: BRASIL, 2009.
Tabela 7: Parâmetros do ICmín.
PAF
T
FS AVS AHS
0,05 0,87 0 0
Fonte: BRASIL, 2009.
Os limites ICmáxD e ICmín representam o intervalo dentro do qual a
edificação proposta deve se inserir. O intervalo é dividido em 4 partes (i), cada
parte se refere a um nível de classificação numa escala de desempenho que
varia de A a E. A subdivisão i do intervalo é calculada com a equação 3. Após
calculado o intervalo, preenche-se a Tabela 8, obtendo os limites máximos e
mínimos e os intervalos entre eles. Compara-se o ICenv, obtido, com os
limites da Tabela 8 e identifica-se o nível de eficiência do projeto em questão
4
minICICmáxD
i
Eq 3
45
†sma
Tabela 8: Limites dos intervalos dos níveis de eficiência.
Eficiência A B C D E
Lim Min -
ICmaxD – 3i +
0,01
ICmaxD –2i +
0,01
ICmaxD – i
+0,01
ICmaxD +
0,01
Lim Max ICmaxD – 3i ICmaxD – 2i ICmaxD – i ICmaxD -
Fonte: BRASIL, 2009.
2.3 ESCOLAS E CONFORTO
As edificações destinadas a instituições de ensino, sejam infantis,
ensino médio ou até universidades, apresentam muita similaridade de projeto,
no uso e na manutenção nos mais diversos países (ERHORN
et al, 2008). Em
vários países, tais como Dinamarca, Finlândia, França, Alemanha, Grécia,
Itália, Noruega, Polônia, Inglaterra, Estados Unidos da América, Irlanda do
Norte, Bélgica, Hong Kong, Taiwan, Espanha e África do Sul, estudam-se
edificações educacionais sob o enfoque de analisar as condições de eficiência
energética (ERHRON et al., 2008; HERNANDEZ; BURKE e LEWIS, 2008;
CHLELA et al., 2009; CHAN, YEUNG, 2005; CHUNG; HUI, 2009; LEE, 2008;
MYSEN et al., 2005; CORGNATI, CORRADO e FILIPPI, 2008; CASALS,
2006; SANTAMOURIS et al., 2007; HONG, 2009; MASOSO; GROBLER,
2009). Tais estudos mostram-se relevantes tendo em vista que os prédios
destinados a escolas, são tidos pelos autores como prédios públicos não
residenciais e podem municiar estatísticas ou ainda simulações para
comprovação de projetos a serem edificados.
Dados obtidos em levantamento de edificações existentes, como para
Chlela et al. (2009) foram base para simulação de uma edificação escolar com
17 salas de aula e três pavimentos. Entende-se que trabalhos nesta área de
edificações escolares podem contribuir e fornecer dados para facilitar
investimentos em economia de energia, certificação e otimização de projetos
e operação destes (ERHORN et al., 2008; CORGNATI, CORRADO e FILIPPI,
2008).
46
†sma
Dentre esses fatores da escola que influenciam no desenvolvimento
educacional pode-se destacar também o fator conforto ambiental. Daí ser
necessário o estudo das edificações escolares, verificando a interferência do
conforto ambiental no aproveitamento dos alunos em sala de aula
(NOGUEIRA e NOGUEIRA, 2003).
Pesquisas realizadas na Califórnia mostram que cerca de 40% do
consumo energético nas escolas pode ser atribuído simplesmente à
iluminação elétrica (
Daylighting and Windows, 2005) apud Gonzalo (2006).
Gonzalo (2006) faz uma comparação entre estudos realizados sobre
rendimento escolar, no qual foram analisados os resultados de 21 mil
estudantes, em mais de duas mil salas de aulas. Estes estudos mostram que
aqueles que fazem provas em escolas com salas de aulas bem iluminadas e
com maior iluminação natural têm um rendimento da ordem de 20% a 26%
maior que os demais.
Para Bittencourt (2007), no caso de edificações de permanência
diurna, como edifícios de pesquisa, escolas e escritórios, as tipologias
arquitetônicas deveriam favorecer o aproveitamento da iluminação natural e
dos ventos regionais, minimizando os gastos com energia. O fator de
importância relaciona-se aos custos operacionais desses ambientes, pois, no
caso dos edifícios públicos, a disponibilidade de recursos financeiros é
reduzida.
Para o
United States Green Building Council (2009) as chamadas
Green Schools (escolas verdes) podem economizar muito, desde consumo de
água (30 a 50%), consumo de energia (35%), poluir menos com menores
descargas de gases efeito estufa (35%), entre outras contribuições. Só no ano
de 2007 foram gastos 35 bilhões de dólares na construção e manutenção de
escolas nos Estados Unidos, frisando que é o maior setor econômico da
construção daquele país. Para tal economia, bastaram instalar iluminação
eficiente, painéis solares, coberturas frias ou com revestimentos verdes
(vegetação), aproveitamento de águas com economia da ordem de 50% dos
gastos com sanitários.
A Figura 2 mostra uma imagem de uma das escolas modelo,
certificadas pelo United States Green Building Council (Conselho Americano
47
†sma
de Edificações Verdes). A escola Fossil Ridge High School está localizada em
Fort Collins, Columbia, e tem atributos que seriam facilmente adaptados a
realidade das edificações brasileiras.
Informações como estas se tornam relevantes, pois, como observado
na equação 1, bônus são aplicados em edificações que comprovadamente
tiverem ganho em reduções de consumo de energia e água. No caso de
combinação de mais de um item de economia, estes deverão ser
comprovados individualmente, recebendo pontuação e a somatória não
poderá ser mais de um, para lançamento na equação 1.
Figura 2: Escola Fossil Ridge High School - Fort
Collins, CO.
Fonte: USGBC <usgbc.org>
48
†sma
2.4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A partir dos trabalhos referenciados nesta revisão, procurou-se fazer
uma abordagem a respeito da eficiência energética para se embasar esta
dissertação. Pode-se perceber que em diversos países o assunto tem sido
tratado com relevância, buscando o entendimento da envoltória como
determinante no desempenho das edificações para estabelecer critérios de
projeto de edificações com baixo consumo energético, bem como analisar as
edificações já existentes. Esse trabalho, portanto, tem sua contribuição quanto
à análise da envoltória de edificações públicas não residenciais destinadas a
instituições de ensino.
A ausência de trabalhos que se referenciam à eficiência energética
da envoltória e, principalmente, que correlacionem esta eficiência aos
consumos de água e energia elétrica foi notada. Esse trabalho então vem
diminuir esta lacuna com a abordagem deste tema.
Outra contribuição desta revisão remete à regulamentação para fins
de aplicação do Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência
Energética de Edifícios Comerciais de Serviços e Públicos. O detalhamento
dos procedimentos de determinação da eficiência energética e os detalhes da
envoltória são abordados.
Uma breve revisão de trabalhos referentes a escolas, conforto e
eficiência energética também foi descrita na revisão. Nota-se que em países
mais desenvolvidos, principalmente nos Estados Unidos da América, este
assunto é relevante com escolas sendo construídas já com critérios de
eficiência, economia de água, economia de energias, não só elétrica, e
diminuição de emissão de gases poluentes.
49
†sma
3. METODOLOGIA
3.1 INTRODUÇÃO
A metodologia adotada nesse trabalho, para que os objetivos sejam
atingidos, consiste na análise da correlação entre o nível de eficiência
energética da envoltória e os consumos de água e energia elétrica de
edificações escolares. Para tanto, é necessário o levantamento de dados
referentes às edificações e dos consumos de água e energia elétrica.
Foram realizados levantamentos in-loco, tanto da estrutura física
edificada, quanto da estrutura instalada, bem como hábitos de consumo nas
escolas. A estrutura instalada e o hábito de consumo foram utilizados para
nivelar as tipologias de utilização, pelos usuários, das edificações e das
características das escolas, tornando-se como um critério de seleção entre
elas. Também foram analisados os projetos e calculados os dados
necessários, bem como catalogação de todas as informações necessárias e
exigidas pela metodologia.
O presente trabalho teve como objeto de estudo, edificações
destinadas ao ensino público do interior do estado do Paraná, mais
precisamente Apucarana e Arapongas (Figura 3). Edificações, estas, em uso
regular pela rede estadual de ensino.
Apucarana, município situado na região Norte Central Paranaense,
possui altitude média de 840m e tem como referências geográficas 23º33’05 S
e 51º27’41 O com 121.290 habitantes. Arapongas também situado na mesma
região, com coordenadas geográficas 23º24’37 S e 51º26’08 O, com 103.025
habitantes, tem altitude média de 816m (LEE, 2008; IBGE, 2009)
9
.
9
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – Censo elaborado em 2008 - Fonte:
www.ibge.gov.br
.
LEE (2008) referencia geograficamente a região de estudo.
50
†sma
Figura 3 – Localização das cidades de Arapongas (indicada em
vermelho) e Apucarana (indicada em azul) no estado do Paraná.
O Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência Energética de
Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos – RTQ-C (BRASIL, 2009) detalha
os procedimentos para obtenção do nível de classificação da envoltória da
edificação. Baseado neste procedimento foi elaborado o levantamento e
obtenção dos dados e das informações necessárias para etiquetagem.
Como o trabalho trata, além da etiquetagem, de comparação entre
esta e os consumos de água e energia elétrica, dados referentes a estes
consumos foram obtidos junto às concessionárias e os órgãos responsáveis.
Estes dados foram compilados a partir de informações cadastradas pelas
escolas e pelos gestores públicos.
3.2 AMOSTRAGEM
As observações dos hábitos de consumo nas edificações
educacionais dos municípios de Apucarana e Arapongas foram decisivas para
a escolha destas edificações para estudo e prática adotada. Para chegar-se à
relação de escolas, uma seleção foi necessária.
51
†sma
Tratando-se de um trabalho com ênfase em eficiência energética em
instituições de ensino, primeiramente foram investigadas as escolas que
tinham controle do consumo de energia elétrica. As edificações, destes dois
municípios, que tinham controle disponível e dentro do período do trabalho
foram selecionadas. Os dados de energia foram obtidos a partir do órgão
responsável, dentro da secretaria de educação do estado do Paraná, pelo
controle e transparência destes dados. Eles são obtidos por medições
mensais efetuadas pela concessionária estadual (COPEL – Companhia
Paranaense de Energia) e cadastrados pela Secretaria de Educação do
Estado do Paraná (SEED).
A partir da primeira seleção foram observados os anos de referências
completos para análise. O consumo das escolas foi analisado de janeiro de
2007 a dezembro de 2008. Esta informação de mais de dois anos de medição
foi necessária, pois, a partir do levantamento de 2008 um pico foi localizado
em todas as escolas nos meses de abril a junho. No ano de 2007 a mesma
informação foi levantada e este fato não ocorreu, o que bastou para
considerar, portanto, a amostragem de 2008 como uma sazonalidade.
Em um segundo momento foi observado o estado de conservação da
escola, suas características construtivas e de utilização e uso de
equipamentos específicos, que levaram à seleção acima referida. A partir
desta observação, fez-se um levantamento das escolas que tinham controle
de consumo de água para posterior correlação deste à eficiência energética
da envoltória das escolas em estudo.
Por fim foram observadas as exigências do Regulamento Técnico da
Qualidade para Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e
Públicos (BRASIL, 2009) para cálculo e determinação do nível de eficiência
energética da envoltória das edificações. As escolas deveriam ter as
características necessárias ao cálculo do nível de eficiência energética da
envoltória para possibilitar sua correlação aos consumos de energia elétrica e
água.
52
†sma
3.3 LEVANTAMENTO DE DADOS
3.3.1 LEVANTAMENTO DE DADOS PARA CÁLCULO DO NÍVEL DE
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DA ENVOLTÓRIA
Os dados considerados necessários ao cálculo do nível de eficiência
energética da envoltória, são exigências do RTQ-C. Todo o procedimento,
portanto, segue tais determinações e um padrão para todas as escolas.
Primeiramente, foram solicitados à Secretaria de Estado da Educação
(SEED) os projetos, em arquivo digital, das escolas selecionadas, para
caracterização dos ambientes. O RTQ-C separa, nas edificações a serem
estudadas, ambientes de permanência prolongada e áreas de permanência
transitória para cálculo e análise de eficiência energética. No trabalho, estas
áreas foram observadas no projeto, porém nas visitas in loco foram separadas
por região de estudo. Este fato foi considerado, pois, em ambientes com
grande área construída, como são as escolas vistoriadas, as áreas de
permanência prolongada seriam as salas de aula e áreas transitórias seriam
os banheiros. Outras áreas tinham situações variáveis e, portanto, uma
divisão em mais ambientes foi necessária, como apresentado:
área total construída da unidade;
salas de aula, laboratórios e bibliotecas;
cozinha, copa e área de serviço;
administração (secretaria, direção, orientação pedagógica);
pátios cobertos e refeitórios;
ginásio de esportes;
outras áreas (circulações, corredores, depósitos e banheiros).
Esta classificação foi necessária porque além de atender às
exigências, faria com que as diferenças encontradas nas edificações quanto à
tipologia de construção e os requisitos para cálculo do nível de eficiência
53
†sma
energética da envoltória ficassem mais homogêneos. Ambientes e partes da
construção, edificadas com materiais distintos seriam consideradas nesta
divisão.
Com o projeto em mãos foi possível, com esta separação inicial,
calcular as áreas de piso, pé direito, áreas de janelas e aberturas, área das
paredes com face oeste e área das paredes externas totais. Estas áreas e
observações seriam necessárias para o cálculo das exigências, necessárias
para se chegar ao nível de eficiência energética da envoltória, tais como:
área de projeção do edifício (Ape) (m²);
área da envoltória – incluídas as aberturas (Aenv) (m²);
área total de piso, fechadas por construção, medidas
externamente às paredes (Atot) (m²);
porcentagem de área de abertura total (PAFt);
porcentagem de abertura das fachadas com orientação oeste
(PAFo);
volume total da edificação (Vtot) (m³).
De posse do projeto e em visita às edificações, os sombreamentos
proporcionados por partes da edificação, tanto horizontal como vertical foram
observados e medidos. Estes sombreamentos poderiam ser beirais, brises,
proteções de iluminação solar direta, entre outros, que não constavam em
projeto ou que no projeto estivessem mal detalhados e não fosse possível
levantar os dados necessários (Figura 4). Estas partes das edificações, muitas
vezes não visíveis no projeto, são necessárias para obtenção dos ângulos
verticais (AVS) e horizontais de sombreamento (AHS), medidos de 0 a 45°.
Consideram-se como ângulos de sombreamento, os ângulos que
determinam o sombreamento gerado pela proteção solar nas aberturas.
(Figuras 5 e 6). Releva-se nessa observação somente o sombreamento
provocado por elementos incorporados à edificação, desconsiderando,
construções ou sombreamentos de edificações vizinhas ou partes não ligadas
a esta fisicamente. Este fato se dá por não estar sendo considerada a
54
†sma
simulação computacional, quando sombreamentos provocados por
edificações vizinhas são utilizados.
Figura 4 – Beiral com sombreamento nas aberturas do
Colégio Estadual Walfredo S. Correa em Arapongas.
Figura 5 – Ângulos Verticais de Sombreamento (AVS).
Fonte: BRASIL, 2009b.
55
†sma
Figura 6 – Ângulos Horizontais de Sombreamento (AHS).
Fonte: BRASIL, 2009b.
Foram observados, ainda, os tipos de construção quanto ao material
empregado nas paredes, coberturas e acabamento de pintura e coloração,
tanto interno quanto externo. Estas observações foram necessárias para
determinação de transmitância, tanto de paredes e coberturas quanto da
absortância das superfícies.
3.3.2. DETERMINAÇÃO DO NÍVEL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DA
ENVOLTÓRIA
A determinação do nível de eficiência da envoltória segue a
recomendação do Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência
Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (BRASIL, 2009).
Este descreve a metodologia que deverá ser adotada para a classificação do
nível de eficiência da envoltória.
56
†sma
3.3.2.1. INDICADOR DE CONSUMO DA ENVOLTÓRIA
Um indicador de consumo da envoltória (IC
env
), dado pela equação 2
indica, dentro de intervalos calculados como máximo e mínimo, a primeira
informação para a definição do nível de eficiência da envoltória da edificação.
As variáveis constantes na equação são obtidas através dos dados
levantados nas edificações, seja nos projetos ou levantamento in loco.
98277540
7535
2603208648250941131414
,,
,
,,,,,,
AHSPAF
FF
AHSAVSFSPAFFFFAIC
T
Tenv
Eq 2
A partir das recomendações do regulamento faz-se necessário o
levantamento dos dados das edificações:
Ape área de projeção do edifício (m²);
Acob área de projeção da cobertura do edifício (m²);
Aenv área da envoltória (m²) – incluídas as aberturas;
Atot área total de piso (m²) (externamente);
Vtot volume total da edificação (m³);
AVS ângulo vertical de sombreamento (entre 0 e 45º);
AHS ângulo horizontal de sombreamento (entre 0 e 45º);
PAF
T
porcentagem de área de abertura total;
PAF
o
porcentagem de abertura face oeste;
Vtot volume total da edificação (m³).
A área de projeção do edifício (Ape), dada em m², foi levantada a
partir dos dados dos projetos, disponibilizados em arquivos digitais. Verificou-
se a área das edificações, levando em conta todos os ambientes, sendo que
as medições foram efetuadas externamente. No caso de edificações com
mais de um pavimento e sendo o superior sem avanços ou marquise externa
57
†sma
ao pavimento inferior sendo de mesma área considerou-se a projeção do
edifício. Sendo o edifício em formato irregular foi considerada a média dos
pavimentos. Além do levantamento desta área retirada do projeto, nas visitas
foram verificadas possíveis alterações, ampliações e reformas que alterariam
tal informação, sendo, pois, corrigidas. Vale salientar que áreas de subsolos
devem ser excluídas. A área de cobertura (Acob) corresponde à projeção
horizontal da cobertura da edificação, sendo igual à área de projeção (Ape)
nos edifícios com projetos em formato regular.
A área total de piso (Atot) é dada em m². Ela foi levantada, também,
por meio dos arquivos digitais. Somatória dos pavimentos no caso de
edificações com mais de um pavimento ou área semelhante à anterior. A
medida desta área total deverá ser externa às paredes no caso de possuir
fechamento.
A área da envoltória (Aenv), dada pela soma das áreas das fachadas,
os oitões e da área da cobertura, incluídas as aberturas, também dada em m².
Seu cálculo se deu a partir dos projetos, porém como os dados de projeto se
restringiam somente às plantas baixas, sem detalhes de cortes e fachadas, foi
necessária a complementação das informações. No levantamento
in loco
foram medidos os oitões, os fechamentos laterais e a altura do pé direito das
edificações em todas as suas variantes.
O volume total da edificação (Vtot), dado em m³, foi calculado a partir
da área de projeção e da altura das fachadas externas a que esta área se
referia. No caso de empenas e oitões a altura média compõe o cálculo de
volume.
As áreas das fachadas foram levantadas in loco. Foram verificadas
todas as paredes, oitões e fechamentos externos, considerando este dado
como área de fachada total. Posteriormente, foram verificadas as fachadas
que tinham orientação oeste, considerando este dado como área de fachada
oeste.
A porcentagem de área de abertura na fachada total (PAFt) foi
verificada in loco, sendo calculadas todas as aberturas de janelas, de vão de
portas e vãos para áreas externas à edificação e pátios internos descobertos.
Calculada pela razão entre a área de fechamento transparente ou translúcido
e a área das fachadas das edificações.
58
†sma
A porcentagem de abertura na fachada oeste (PAFo) seguiu a
mesma metodologia da PAFt, porém foram só consideradas as aberturas que
têm incidência para face oeste. Neste caso, ainda, as faces oeste
consideradas foram as fachadas ou superfícies que tinham ângulo de ± 45º
em relação à orientação oeste na edificação.
Os resultados de PAFt e PAFo são dados em porcentagem e foram
aplicadas na fórmula em forma de fração (variando de 0 a 1). Os ângulos
vertical e horizontal de sombreamento (AVS, AHS), foram medidos entre 0 e
45º (graus), como mostrado nas Figuras 4 e 5. Foram obtidos a partir dos
dados do projeto e da verificação in loco. O Fator de Forma (FF) é dado pela
razão entre a área da envoltória e o volume do edifício (Aenv/ Vtot), dados
disponíveis pelos cálculos anteriormente elucidados. O fator de altura (FA) é
dado pela razão entre a área de projeção da cobertura do edifício e a área
total da mesma (Acob/ Atot). Ao Fator Solar (FS) foi atribuído valor de 0,87
(vidro simples com 3mm de espessura), a partir da verificação do tipo e
espessura dos vidros, para este trabalho.
Com os dados acima obtidos e calculados foi possível calcular o
indicador de consumo da envoltória (IC
env
) para cada edificação. Com este
indicador foi feita uma comparação com os indicadores de consumo máximos
e mínimos. Estes últimos foram obtidos com a mesma equação 2 porém
utilizando os dados das Tabelas 6 e 7.
Com o cálculo dos limites mínimo e máximo do indicador de consumo
da envoltória dados pela Tabela 8, foi possível classificar as edificações
quanto ao indicador de consumo da envoltória, a partir de um intervalo
calculado utilizando a equação 3. Este indicador de consumo ainda não
representa o nível de eficiência energética da envoltória.
Para a definição do nível de eficiência energética da envoltória das
edificações são necessárias as transmitâncias, absortâncias e porcentagens
zenitais. Como existe variação de tipos de materiais e tecnologias
construtivas, foram elaborados cálculos de média ponderada, como
recomenda o RTQ-C.
59
†sma
3.3.2.2 TRANSMITÂNCIA, ABSORTÂNCIA, PORCENTAGEM DE
ABERTURA ZENITAL
Primeiramente foram levantadas, nas edificações, mediante visitas in
loco, as tipologias dos materiais constituintes de cobertura, forro, paredes e
fechamentos externos, suas composições e aspectos de acabamento,
coloração e idade aparente. A NBR 15220 – parte 2 (ABNT, 2005) traz uma
série de tabelas, e considerações de cálculo para, a partir das características
das paredes, coberturas e materiais constituintes permitir o cálculo da
transmitância, resistência térmica, capacidade térmica, atraso térmico e fator
solar. A partir da relação de materiais constituintes e da consulta à NBR
15220 (ABNT 2005), utilizando as tabelas de referência, foi possível
caracterizar as edificações quanto à transmitância e absortância e proceder às
comparações.
Foram calculadas as transmitâncias médias para paredes e
coberturas. As edificações que tinham coberturas diferentes no mesmo prédio,
telha cerâmica e fibro-cimento, por exemplo, tiveram cálculos de áreas das
coberturas individuais aplicadas as transmitâncias daquela característica. Na
seqüência, por média ponderada, foi calculada a transmitância média.
Com relação aos materiais constituintes das paredes, tais como
blocos e tijolos, por exemplo, também foram calculadas as áreas dos
fechamentos individuais e aplicadas as transmitâncias daquelas
características. Sequencialmente, por média ponderada, foi calculada a
transmitância média das paredes desta edificação.
Para a transmitância, portanto, foi levada em consideração a média
ponderada das áreas de cobertura e fechamentos externos, pelas
transmitâncias de cada parcela. Os resultados, portanto, foram chamados de
transmitância média de cobertura e transmitância média de paredes. Isto para
todas as instituições de ensino, objetos deste estudo.
Consultou-se o zoneamento bioclimático brasileiro a partir da NBR
15220 – parte3 (ABNT, 2005), para se verificar o zoneamento de Apucarana e
60
†sma
Arapongas, constatando que estas estavam inseridas na Zona Bioclimática 3.
A partir desta informação, para as escolas em estudo, a transmitância térmica
de paredes, pela Tabela 4 (pg39), conforme recomendado pelo RTQ-C
(BRASIL, 2009) deve ser inferior a 3,7 W/m²K. Desta maneira as 23 escolas
em estudo foram calculadas e comparadas com a Tabela 4.
Para a transmitância da cobertura, a comparação é dada, pelo RTQ-
C (BRASIL, 2009), a partir de existir área condicionada ou não. Como todas
as escolas não são condicionadas, o RTQ-C (BRASIL, 2009) dá um limite de
não se ultrapassar 2,0 W/m²K. Foram comparadas as transmitância médias
das coberturas de todas as escolas em relação à exigência.
Quanto às absortâncias, o RTQ-C (BRASIL, 2009) exige que, para
zonas 2 a 8 as edificações devem utilizar cores claras com absortância solar
inferior a 0,4. Foram catalogadas, no levantamento in loco, todas as
características das edificações e suas colorações. Por existir um grande
número de paredes, fachadas, oitões e coberturas, foram verificadas as cores
predominantes pelas áreas que ocupavam e chegou-se a uma coloração
média, novamente utilizando média ponderada. A partir da comparação desta
cor com tabelas referenciais de cores e absortâncias mostradas na NBR
15220 (ABNT 2005), foi verificada a absortância médias de cada edificação
para as paredes e coberturas. Todas as escolas, objetos deste estudo,
passaram por esta comparação e verificação.
Quanto ao fator solar foram verificados os vidros de todas as escolas.
O tipo de vidro existente e considerado para este trabalho tem com fator solar
0,87 (vidro simples com 3mm de espessura). Esquadrias de banheiro que têm
vidro fantasia colocado, por serem áreas pequenas foram desconsideradas,
por não contribuírem na média ponderada.
O RTQ-C (BRASIL, 2009) traz, ainda, no caso da existência de
aberturas zenitais, a verificação da porcentagem de abertura zenital. Os
percentuais destas edificações devem se enquadrar, dependendo do Fator
Solar. As escolas do estudo não possuem aberturas zenitais e, portanto, não
foram verificadas neste quesito.
61
†sma
As edificações destinadas a instituições de ensino que não
atendessem às determinações do nível “A” do RTQ-C (BRASIL, 2009):
transmitância, absortância e porcentagem de abertura zenital seriam
remetidas à análise do nível subseqüente para verificação e comparações.
Como efetuado para o nível “A”, o mesmo se dá para o nível “B” e assim
sucessivamente até o nível “D”, quando a edificação é finalmente considerada
com nível de eficiência energética da envoltória “E”.
3.3.3 LEVANTAMENTO DE DADOS DOS CONSUMOS DE ENERGIA
ELÉTRICA E DE ÁGUA
O levantamento de dados de consumo de energia elétrica se deu a
partir de uma pesquisa nas escolas estudadas. Primeiramente foram
observadas as unidades que tinham controle de energia elétrica. Algumas
escolas não têm cópia das faturas de energia, emitida pela companhia
responsável pela aferição, medição e cobrança (COPEL), visto serem pagas
pelo próprio estado. Optou-se pela verificação diretamente na Secretaria de
Educação do Estado do Paraná (SEED) que forneceu em seu sítio, na
internet, tais dados. O levantamento foi positivo para dados referentes aos
anos de 2007 e 2008. Os consumos de energia elétrica foram obtidos em kWh
por mês de referência, tendo uma seqüência destes dois anos completos.
O levantamento de consumo de água das escolas seguiu o mesmo
procedimento do consumo de energia, com dados obtidos na SEED, que
também mantém estes registros para controle e transparência. O diferencial
foi, porém, que as unidades escolares têm mais de uma entrada de
fornecimento e em alguns casos foram consideradas como sendo todas para
utilização do mesmo edifício e, portanto, somados os consumos.
As escolas Frei Graciano Droeesler de Arapongas e Coronel Luis
José do Santos de Apucarana têm seu fornecimento de forma diferencial. A
primeira por poço artesiano de abastecimento público e a segunda por
62
†sma
fornecimento municipal, não tendo, portanto, controle no estado do consumo
de água. Este consumo foi aferido por média anual e depois pela média dos
alunos, tomando por referência as demais escolas. Isto foi necessário para
aproveitamento dos dados referentes à energia elétrica e à envoltória e por
entendimento da relevância destas escolas em estarem contempladas na
comparação e correlação de nível de eficiência energética da edificação e
consumo de água, mesmo que de forma aproximada.
3.4 CORRELAÇÃO DO NÍVEL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DA
ENVOLTÓRIA E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA E ÁGUA
Com a aplicação do Regulamento Técnico da Qualidade para
Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos - RTQ-C
(BRASIL, 2009) e a partir do tratamento dos dados obtidos para as instituições
de ensino, tanto de consumo de energia elétrica, quanto consumo de água,
foram correlacionados com o nível de eficiência energética da envoltória da
edificação. Estes dados compilados geraram tabelas e partir destas, gráficos
de correlação para os anos de 2007 e 2008.
Os consumos de energia elétrica foram apresentados em kWh e
kWh/m² ao ano. Já os consumos de água foram apresentados em m³, m³/m²
ao ano e litros/aluno ao ano. Foram correlacionados com o nível de eficiência
energética da envoltória da edificação. Estes dados levantados foram
compilados para os dois anos de referência (2007 e 2008), para permitir a
correlação e atender aos objetivos do trabalho.
Quanto à possibilidade de correlação foi utilizada a Tabela 2 que dá
os equivalentes numéricos para níveis de eficiência proposta pelo RTQ-C
(BRASIL, 2009). A correlação entre os níveis de eficiência energética da
envoltória e os consumos de energia elétrica e água foram demonstrados em
forma de gráficos de correlação com regressão linear.
63
†sma
4. RESULTADOS
INTRODUÇÃO
Os dados apresentados neste capítulo foram obtidos a partir da
análise dos projetos disponibilizados pela SEED, e de visitas
in loco, com
levantamentos e medições nas edificações. Nas pesquisas de campo, foram
levantados dados nas edificações, suas características construtivas, aferições
de dados constantes nos projetos, bem como áreas e ambientes e a efetiva
utilização das instalações.
As vinte e três escolas, escopo do trabalho, pertencem à rede
estadual de ensino do Paraná, com a localização dos municípios, no estado,
mostrados na Figura 3, sendo onze escolas em Apucarana e doze escolas em
Arapongas. A Tabela 9 mostra a relação das escolas, com seu nome, número
de alunos e quantidade de turmas, bem como início de ocupação. Estas
informações foram obtidas junto à secretaria da educação do estado do
Paraná (SEED). O edifício hoje ocupado pelo CEEBJA teve sua conclusão em
1959, porém trata-se de um edifício alugado com início das atividades deste
colégio, neste local, em 1996. Nas Figuras 7 a 10 podem ser observadas suas
fachadas atuais.
64
†sma
Tabela 9 – Relação das escolas de Apucarana e Arapongas com
respectivo número de alunos e turmas e início de ocupação.
Escolas em Estudo
Número de
Alunos
Número de
Turmas
Início de
Ocupação
C.E. Alberto Santos Dumont 1383 45
1949
E.E. Carlos Massaretto 432 15
1976
C.E.E.B.J.A. Prof.ª Linda 2617 76
1959
C.E. Izidoro L. Cerávolo 1348 38
1963
E.E.Francisco A. Souza 343 10
1982
C.E. Heitor C. A. Furtado 967 32
1983
C.E. José de Anchieta 1150 33
1977
C.E. Cel. Luiz José dos Santos 388 14
1958
C.E. Osmar Guaracy Freire 306 12
1992
C.E. Polivalente de Apucarana 1251 36
1976
C.E. São Bartolomeu 469 15
1974
C.E. Marquês de Caravelas 1950 61
1949
C.E. Emílio de Menezes 1530 42
1983
C.E. Francisco Ferreira Bastos 721 23
1977
C.E. Antonio Garcez Novaes 1116 30
1967
E.E. Frei Graciano Droessler 58 4
1947
C.E. Ivanilde de Noronha 1117 31
1957
E.E. Julia Wanderley 594 20
1958
C.E. Julio Junqueira 391 15
1970
C.E. Nadir Mendes Montanha 822 21
1983
C.E. Antonio Racanello Sampaio 638 23
1955
C.E. Unidade Polo 1523 45
1974
C.E. Walfredo S. Correa 752 24
1976
Município de Apucarana
Município de Arapongas
65
†sma
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
Figura 7 – Fotografias das escolas: (a) Alberto Santos Dumont, (b)
Carlos Massaretto, (c) CEEBJA Prof. Linda, (d) Izidoro L Cerávolo, (e)
Francisco A Souza, (f) Heitor C. A. Furtado.
66
†sma
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
Figura 8 – Fotografias das escolas: (a) José de Anchieta, (b) Cel. Luiz
José dos Santos, (c) Osmar Guaracy Freire, (d) Polivalente, (e) São
Bartolomeu, (f) Marquês de Caravelas.
67
†sma
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
Figura 9 – Fotografias das escolas: (a) Emílio de Menezes, (b)
Francisco Ferreira Bastos, (c) Antonio Garcez Novaes, (d) Frei Graciano
Droessler, (e) Ivanilde de Noronha, (f) Julia Wanderlei.
68
†sma
(a) (b)
(c) (d)
(e)
Figura 10 – Fotografias das escolas: (a) Julio Junqueira, (b) Nadir
Mendes Montanha, (c) Antonio Racanelo Sampaio, (d) Unidade Polo, (e)
Walfredo S. Correa.
69
†sma
ÁREAS DAS EDIFICAÇÕES E DOS AMBIENTES, ÁREAS DE
PROJEÇÃO, FACHADAS E ABERTURAS E SOMBREAMENTOS DAS
ESCOLAS
As informações constantes nas Tabelas 10 a 13 foram obtidas em
levantamentos in loco e na análise dos projetos, e são dados necessários
para cálculo do nível de eficiência energética da envoltória das edificações. A
Tabela 10 mostra a área total de cada uma das edificações escolares, objeto
deste estudo, localizadas nos municípios de Apucarana e de Arapongas, bem
como as áreas por ambientes. Foi adotada esta divisão pela variação de
sistemas construtivos adotados nas edificações educacionais estudadas e da
utilização destes ambientes, bem como sombreamentos e que poderiam ser
fundamentais para o cálculo da envoltória ou de dados necessários à
continuidade do trabalho. Salienta-se que alguns ambientes, tais como ginásio
de esporte, refeitório ou as áreas construídas destinadas a salas de aula,
cozinhas e administração variam muito de uma escola para outra, não só em
área construída, mas em percentual da área total edificada.
70
†sma
Tabela 10 – Área total das edificações e área dos ambientes.
Total Sala Cozinha Admin. Pátios Ginásio Outras
Alberto Santos Dumont 3541,72 1235,67 152,66 247,18 485,51 655,60 765,10
Carlos Massaretto 1448,91 320,01 48,53 56,94 151,33 684,14 187,96
CEEBJA Prof.ª Linda 1055,59 595,20 71,88 180,38 101,67 n/e 106,46
Izidoro L. Cerávolo 3487,51 1682,29 180,28 241,57 314,36 800,64 268,37
Francisco A. Souza 623,45 248,50 63,95 38,20 112,70 n/e 160,10
Heitor C. A. Furtado 1825,38 854,35 77,30 85,56 297,89 n/e 510,28
José de Anchieta 3330,01 1154,98 156,85 222,29 364,32 n/e 1431,57
Cel. Luiz José dos Santos 1383,80 570,75 74,85 68,76 261,43 n/e 408,01
Osmar Guaracy Freire 759,42 363,42 66,70 61,80 116,00 n/e 151,50
Polivalente de Apucarana 4177,44 1314,80 149,22 246,98 443,32 n/e 2023,12
São Bartolomeu 1737,11 406,70 95,04 85,66 n/e n/e 1149,71
Marquês de Caravelas 4185,55 1430,51 136,98 290,00 297,80 923,6 1106,65
Emílio de Menezes 3565,30 800,25 126,45 181,08 391,91 894,99 1170,63
Francisco Ferreira Bastos 1642,16 759,63 76,48 245,96 177,44 n/e 382,65
Antonio Garcez Novaes 2737,35 849,59 41,44 186,85 296,21 917,19 446,08
Frei Graciano Droessler 1092,24 374,65 31,03 117,87 191,31 n/e 377,38
Ivanilde de Noronha 1714,22 874,54 29,32 157,10 326,85 n/e 326,41
Julia Wanderley 831,20 408,76 26,82 69,62 67,12 n/e 258,88
Julio Junqueira 829,70 323,51 76,60 69,34 157,20 n/e 203,04
Nadir Mendes Montanha 860,54 485,42 64,28 124,01 38,28 n/e 148,54
Antonio Racanello Sampaio 1315,58 557,14 60,68 77,85 231,06 n/e 388,86
Unidade Pólo 2588,24 1341,12 117,06 258,69 313,34 n/e 558,04
Walfredo S. Correa 2355,78 881,19 50,22 79,11 273,41 827,45 244,41
Escolas em Estudo
Área Edificada (m²)
LEGENDA
Total: área total construída da unidade;
Sala: salas de aula, laboratórios e bibliotecas;
Cozinha: cozinha, copa e área de serviço;
Admin.: administração (secretaria, direção, orientação pedagógica);
Pátios: pátios cobertos e refeitórios;
Ginásio: ginásio de esportes;
Outras: outras áreas (circulações, corredores, depósitos e banheiros);
n/e inexistente ou somente quadra coberta sem fechamento vertical.
A Tabela 11 mostra as áreas de projeção da edificação ou de
projeção média dos pavimentos, excluindo os subsolos, utilizados como
depósitos, com pequenas áreas, como recomenda o RTQ-C (BRASIL, 2009).
Somente três escolas têm mais de um pavimento, considerados neste estudo,
o Colégio Estadual Alberto Santos Dumont e o Colégio Estadual Izidoro Luís
Cerávolo para o município de Apucarana e o Colégio Estadual Marquês de
Caravelas para Arapongas. Portanto a área de projeção (APe) coincide com a
área total da Tabela 10 nos demais casos.
71
†sma
Tabela 11 – Área de projeção das escolas em estudo (APe).
Área de Projeção (m²)Escolas em Estudo
Unidade Pólo
2588,24
Julia Wanderley
831,20
Julio Junqueira
829,70
2737,35
Frei Graciano Droessler
Walfredo S. Correa
2355,78
Nadir Mendes Montanha
860,54
Antonio Racanello Sampaio
1315,58
1092,24
Ivanilde de Noronha
1714,22
São Bartolomeu
1737,11
Marquês de Caravelas
2092,78
Emílio de Menezes
3565,30
Francisco Ferreira Bastos
Osmar Guaracy Freire
759,42
Polivalente de Apucarana
4177,44
José de Anchieta
3330,01
Cel. Luiz José dos Santos
1383,80
Francisco A. Souza
623,45
Heitor C. A. Furtado
1825,38
1642,16
Antonio Garcez Novaes
Alberto Santos Dumont
1770,86
Carlos Massaretto
1448,91
CEEBJA Prof.ª Linda
1055,59
Izidoro L. Cerávolo
1644,31
A Tabela 12 apresenta o levantamento das áreas de fachadas
(paredes externas) tanto do prédio como um todo, como das áreas de parede
das fachadas com orientação oeste, bem como das aberturas destas
fachadas. Isto é necessário para posterior cálculo do indicador de consumo da
envoltória, em que o percentual de áreas de abertura das fachadas é
solicitado. Se a porcentagem de abertura da fachada oeste for maior que a
porcentagem de abertura da fachada total, acima de 20%, deverá ser
considerada, para o cálculo do índice, a porcentagem de abertura da fachada
oeste.
72
†sma
Tabela 12 – Áreas de paredes das fachadas e áreas de aberturas
Área de Parede
da Fachada
Total
Área de Parede
da Fachada
Oeste
Área de
Aberturas da
Fachada Total
Área de Aberturas
da Fachada
Oeste
(m²) (m²) (m²) (m²)
Alberto Santos Dumont 2712,65 835,35 395,20 106,48
Carlos Massaretto 1189,80 272,25 75,60 32,40
CEEBJA Prof.ª Linda 568,30 284,50 72,60 51,60
Izidoro L. Cerávolo 2711,20 1505,85 230,20 142,10
Francisco A. Souza 480,12 210,56 55,80 23,40
Heitor C. A. Furtado 917,80 452,10 122,40 57,60
José de Anchieta 1147,90 435,73 189,50 88,20
Cel. Luiz José dos Santos 544,35 282,30 77,40 39,60
Osmar Guaracy Freire 388,28 204,93 68,40 28,40
Polivalente de Apucarana 1421,40 557,40 153,25 67,30
São Bartolomeu 772,50 409,50 91,80 37,80
Marquês de Caravelas 2855,01 1446,31 182,10 128,30
Emílio de Menezes 2838,01 1266,71 651,80 306,72
Francisco Ferreira Bastos 1046,61 636,27 147,00 66,00
Antonio Garcez Novaes 2096,74 1110,06 154,10 97,20
Frei Graciano Droessler 822,20 409,35 141,00 48,00
Ivanilde de Noronha 922,25 444,85 180,10 45,10
Julia Wanderley 659,54 316,82 122,40 84,00
Julio Junqueira 658,28 334,34 74,40 24,00
Nadir Mendes Montanha 706,20 351,75 121,30 63,00
Antonio Racanello Sampaio 779,96 446,72 145,20 82,50
Unidade Pólo 1167,34 582,22 255,40 121,52
Walfredo S. Correa 1750,95 887,22 175,10 72,50
Escolas em Estudo
Os ângulos verticais de sombreamento (AVS) e ângulos horizontais de
sombreamento (AHS), a que se refere a Tabela 13, foram obtidos a partir da
análise de projeto e verificação de consistência de informações dos mesmos
in loco. Estes ângulos foram obtidos por medição dos beirais no caso de AVS
e de brises nos casos de AHS, em todas as fachadas. As escolas, ainda por
declividade do terreno, possuem diferenças de níveis entre os blocos e entre
os ambientes. Tais declives provocam sombreamento de alguns blocos de
construção sobre os outros, porém não foram considerados.
73
†sma
Tabela 13 – Ângulos verticais e horizontais de sombreamento.
Ângulo Vertical de
Sombreamento
Ângulo Horizontal de
Sombreamento
AVS AHS
Alberto Santos Dumont 16,2 —
Carlos Massaretto 31,0 —
CEEBJA Prof.ª Linda 26,0 43,0
Izidoro L. Cerávolo 22,1 —
Francisco A. Souza 32,0 —
Heitor C. A. Furtado 26,0 —
José de Anchieta 28,0 —
Cel. Luiz José dos Santos 25,0 —
Osmar Guaracy Freire 33,0 —
Polivalente de Apucarana 31,0 —
São Bartolomeu 27,0 —
Marquês de Caravelas 28,0 —
Emílio de Menezes 38,0 —
Francisco Ferreira Bastos 33,0 17,0
Antonio Garcez Novaes 32,0 —
Frei Graciano Droessler 31,0 —
Ivanilde de Noronha 14,0 —
Julia W anderley 25,0 —
Julio Junqueira 34,0 —
Nadir Mendes Montanha 31,0 —
Antonio Racanello Sampaio 30,0 —
Unidade Pólo 17,0 —
W alfredo S. Correa 22,0 —
Escolas em Estudo
74
†sma
4.3 NÍVEL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DA ENVOLTÓRIA
4.3.1 DETERMINAÇÃO DAS VARIÁVEIS DO NÍVEL DE EFICIÊNCIA
ENERGÉTICA DA ENVOLTÓRIA
Para se efetivar o cálculo da eficiência energética da envoltória são
necessários vários levantamentos específicos que serão demonstrados a
seguir. A partir das tabelas de áreas da edificação (totais e por ambientes),
áreas de fachadas (total e oeste), e também das áreas de aberturas das
fachadas são calculadas as porcentagens, e a relação entre elas.
4.3.1.1 PORCENTAGEM DE ABERTURA NAS FACHADAS TOTAIS E
OESTE E DEFINIÇÃO DOS VALORES DE PAFt E PAFo PARA CÁLCULO
DO NÍVEL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DA ENVOLTÓRIA
Nas Tabelas 14 e 15, as áreas de fachadas e aberturas geraram uma
informação para uso no cálculo do indicador de consumo da envoltória e na
relação entre a área de abertura total e a área de abertura oeste. Os Colégios
Estaduais Carlos Massareto, CEEBJA e José de Anchieta em Apucarana
(Tabela 14 - hachuriado) tiveram valores de relação de porcentagem maior em
20% da área de abertura da fachada oeste quando comparado à porcentagem
de abertura da fachada total. Já em Arapongas isto ocorreu no Colégio
Estadual Marquês de Caravelas e Escola Estadual Julia Wanderlei (Tabela 15
- hachuriado). Como indicado no RTQ-C (BRASIL, 2009) a porcentagem de
abertura da fachada oeste passa a prevalecer sobre a porcentagem de
abertura da fachada total para o cálculo do ICenv. Nos colégios em que a
relação é menor, as porcentagens das áreas de abertura da fachada total é
que são utilizadas.
Observa-se que das vinte e três edificações constantes nas Tabelas
14 e 15, somente cinco apresentaram porcentagens de abertura na fachada
75
†sma
oeste que ultrapassam o limite de 20% quando relacionadas às porcentagens
das aberturas das fachadas totais. Este fato demonstra a preocupação com a
orientação dos edifícios para uma correta insolação, em períodos de utilização
de alguns ambientes, principalmente salas de aula e laboratórios. Vale
salientar que duas edificações com projetos originais idênticos, o Colégio
Alberto Santos Dumont de Apucarana e o Colégio Marquês de Caravelas de
Arapongas, construídos no final da década de 40, foram implantados com
orientações bem próximas. Ampliações das décadas de 70 e 80 alteraram
estas implantações com o segundo colégio passando a sofrer uma maior
incidência de insolação pelas aberturas nas fachadas oeste.
Tabela 14 – Porcentagens de Abertura nas Fachadas total e oeste (PAFt,
PAFo) e relação entre PAFo e PAFt para as escolas de Apucarana.
Porcentagem de
Abertura na Fachada
Total (PAFt)
Porcentagem de
Abertura na Fachada
Oeste (PAFo)
Relação entre PAFo e
PAFt
( % ) ( % ) ( % )
14,57 12,75 87,49
6,35 11,90 187,30
12,77 18,14 141,97
8,49 9,44 111,14
11,62 11,11 95,62
13,34 12,74 95,53
16,51 20,24 122,62
14,22 14,03 98,66
17,62 13,86 78,67
10,78 12,07 111,99
11,88 9,23 77,68
Alberto Santos Dumont
Carlos Massaretto
CEEBJA Prof.ª Linda
Escolas em Estudo
Izidoro L. Cerávolo
Francisco A. Souza
Heitor C. A. Furtado
José de Anchieta
Cel. Luiz José dos Santos
Osmar Guaracy Freire
Polivalente de Apucarana
São Bartolomeu
76
†sma
Tabela 15 – Porcentagens de Abertura nas Fachadas total e oeste (PAFt,
PAFo) e relação entre PAFo e PAFt para as escolas de Arapongas.
4.3.1.2 CÁLCULO DAS TRANSMITÂNCIAS MÉDIAS, DEMONSTRATIVO
DE DADOS PARA CÁLCULO DO FATOR DE FORMA, FATOR ALTURA E
FATOR SOLAR.
As Tabelas 16 a 21 mostram os resultados dos cálculos das
transmitâncias médias, sendo que ainda se observa a separação por
ambientes, com variações de tipos de paredes e coberturas. Para os ginásios
se têm transmitâncias bem diferentes, quando comparadas às demais áreas
construídas, principalmente nas coberturas em chapas metálicas sem
proteção inferior. O RTQ-C (BRASIL, 2009) em seu item de envoltória trata da
transmitância de paredes e cobertura, que determina o primeiro pré-requisito
para o nível de eficiência energética da envoltória. Os valores de
transmitância foram definidos por cálculo dos materiais constituintes, tanto nas
paredes como nas coberturas, o que pode provocar uma imprecisão de ±
10%.
Porcentagem de
Abertura na Fachada
Total (PAFt)
Porcentagem de
Abertura na Fachada
Oeste (PAFo)
Relação entre PAFo e
PAFt
( % ) ( % ) ( % )
Marquês de Caravelas 6,38% 8,87% 139,08%
Emílio de Menezes 22,97% 24,21% 105,43%
Francisco Ferreira Bastos 14,05% 10,37% 73,85%
Antonio Garcez Novaes 7,35% 8,76% 119,14%
Frei Graciano Droessler 17,15% 11,73% 68,38%
Ivanilde de Noronha 19,53% 10,14% 51,92%
Julia Wanderley 18,56% 26,51% 142,87%
Julio Junqueira 11,30% 7,18% 63,51%
Nadir Mendes Montanha 17,18% 17,91% 104,27%
Antonio Racanello Sampaio 18,62% 18,47% 99,20%
Unidade Pólo 21,88% 20,87% 95,40%
Walfredo S. Correa 10,00% 8,17% 81,71%
Escolas em Estudo
77
†sma
As Tabelas 22 e 23 mostram o volume da edificação, a área da
envoltória, o resultado do cálculo da transmitância média das edificações a
serem aplicadas no cálculo do índice de consumo da envoltória. As indicações
de absortância das paredes e coberturas foram adotadas conforme o
estabelecido na NBR15220 – parte 2 (ABNT, 2005).
Tabela 16 – Áreas de paredes, tipologias com suas respectivas
transmitâncias e resultado de cálculo de transmitância média de paredes para
as escolas de Apucarana.
Tabela 17 – Áreas de paredes, tipologias com suas respectivas
transmitâncias e resultado de cálculo de transmitância média de paredes para
as escolas de Arapongas.
Áreas de
Parede da
Fachada
Total
Áreas de
Parede
Tipo 1
Áreas de
Parede
Tipo 2
Áreas de
Parede
Ginásio
Transmitância
Tipo 1
Transmitância
Tipo 2
Transmitância
Paredes do
Ginásio
Transmitância
Média de
Paredes
(m²) (m²) (m²) (m²) (W/(m²K) (W/(m²K) (W/(m²K) (W/(m²K)
2855,01 1653,79 343,70 857,52 2,25 2,24 2,28 2,26
2838,01 1861,02 493,52 483,47 2,25 2,28 2,28 2,26
1046,61 1046,61 ---- ---- 2,28 ---- ---- 2,28
2096,74 1164,36 91,64 840,74 2,25 2,28 2,28 2,26
822,20 455,40 366,80 ---- 2,28 2,24 ---- 2,26
922,25 922,25 ---- ---- 2,28 ---- ---- 2,28
659,54 659,54 ---- ---- 2,28 ---- ---- 2,28
658,28 452,75 205,53 ---- 2,28 2,25 ---- 2,27
706,20 706,20 ---- ---- 2,28 ---- ---- 2,28
779,96 779,96 ---- ---- 2,28 ---- ---- 2,28
1167,34 1058,31 109,03 ---- 2,28 2,24 ---- 2,28
1750,95 1052,70 52,80 645,45 3,70 2,24 2,28 3,13
Walfredo S. Correa
Julio Junqueira
Antonio Racanello Sampaio
Unidade Pólo
Escolas em Estudo
Marquês de Caravelas
Emílio de Menezes
Nadir Mendes Montanha
Francisco Ferreira Bastos
Antonio Garcez Novaes
Frei Graciano Droessler
Ivanilde de Noronha
Julia Wanderley
Áreas de
Parede da
Fachada
Total
Áreas de
Parede
Tipo 1
Áreas de
Parede
Tipo 2
Áreas de
Parede
Ginásio
Transmitância
Tipo 1
Transmitância
Tipo 2
Transmitância
Paredes do
Ginásio
Transmitância
Média de
Paredes
(m²) (m²) (m²) (m²) (W/(m²K) (W/(m²K) (W/(m²K) (W/(m²K)
2712,65 2219,17 ---- 493,48 2,25 ---- 2,28 2,26
1189,80 785,10 ---- 404,70 3,70 ---- 2,48 3,29
568,30 568,30 ---- ---- 2,25 ---- ---- 2,25
2711,20 2086,42 ---- 624,78 2,25 ---- 2,28 2,26
480,12 356,82 123,30 ---- 2,28 2,24 ---- 2,27
917,80 488,23 429,57 ---- 2,25 2,28 ---- 2,26
1147,90 749,76 398,14 ---- 2,25 2,28 ---- 2,26
544,35 323,15 221,20 ---- 2,28 2,25 ---- 2,27
388,28 388,28 ---- ---- 2,28 ---- ---- 2,28
1421,40 1421,40 ---- ---- 2,28 ---- ---- 2,28
772,50 772,50 ---- ---- 2,25 ---- ---- 2,25
Escolas em Estudo
Francisco A. Souza
Heitor C. A. Furtado
José de Anchieta
Izidoro L. Cerávolo
Alberto Santos Dumont
Carlos Massaretto
CEEBJA Prof.ª Linda
Cel. Luiz José dos Santos
Osmar Guaracy Freire
Polivalente de Apucarana
São Bartolomeu
78
†sma
Tabela 18 – Áreas de cobertura, tipologias com suas respectivas
transmitâncias e resultado de cálculo de transmitância média de cobertura
para as escolas de Apucarana.
Tabela 19 – Áreas de cobertura, tipologias com suas respectivas
transmitâncias e resultado de cálculo de transmitância média de cobertura
para as escolas de Arapongas.
Áreas de
Cobertura
Total
Áreas de
Cobertura
Tipo 1
Áreas de
Cobertura
Ginásio
Transmitância
Tipo 1
Transmitância
Cobertura do
Ginásio
Transmitância
Média de
Cobertura
(m²) (m²) (m²) (W/(m²K) (W/(m²K) (W/(m²K)
3413,03 2757,43 655,60 1,92 4,60 2,43
1448,91 764,77 684,14 2,00 4,60 3,23
1055,59 1055,59 ---- 1,92 ---- 1,92
2868,00 2067,36 800,64 1,92 4,60 2,67
623,45 623,45 ---- 1,92 ---- 1,92
1825,38 1825,38 ---- 1,93 ---- 1,93
3330,01 3330,01 ---- 1,92 ---- 1,92
1383,80 1383,80 ---- 2,00 ---- 2,00
759,42 759,42 ---- 2,00 ---- 2,00
4177,44 4177,44 ---- 2,00 ---- 2,00
1737,11 1737,11 ---- 1,92 ---- 1,92
Escolas em Estudo
Osmar Guaracy Freire
Polivalente de Apucarana
São Bartolomeu
Heitor C. A. Furtado
José de Anchieta
Cel. Luiz José dos Santos
Francisco A. Souza
Alberto Santos Dumont
Carlos Massaretto
CEEBJA Prof.ª Linda
Izidoro L. Cerávolo
Áreas de
Cobertura
Total
Áreas de
Cobertura
Tipo 1
Áreas de
Cobertura
Tipo 2
Áreas de
Projeção
Ginásio
Transmitância
Tipo 1
Transmitância
Tipo 2
Transmitância
Cobertura do
Ginásio
Transmitância
Média de
Cobertura
(m²) (m²) (m²) (m²) (W/(m²K) (W/(m²K) (W/(m²K) (W/(m²K)
4056,86 3133,26 ---- 923,60 1,84 ---- 4,60 2,47
3565,30 2670,31 ---- 894,99 1,93 ---- 4,60 2,60
1642,16 1420,96 221,20 ---- 2,00 1,93 ---- 1,99
2737,35 1820,16 ---- 917,19 2,00 ---- 4,60 2,87
1092,24 1092,24 ---- ---- 2,00 ---- ---- 2,00
1714,22 1714,22 ---- ---- 2,00 ---- ---- 2,00
831,20 831,20 ---- ---- 2,00 ---- ---- 2,00
829,70 829,70 ---- ---- 2,00 ---- ---- 2,00
860,54 860,54 ---- ---- 2,00 ---- ---- 2,00
1315,58 1315,58 ---- ---- 2,00 ---- ---- 2,00
2588,24 2588,24 ---- ---- 2,00 ---- ---- 2,00
2355,78 1528,33 ---- 827,45 2,00 ---- 4,60 2,91
Escolas em Estudo
Marquês de Caravelas
Emílio de Menezes
Francisco Ferreira Bastos
Antonio Garcez Novaes
Frei Graciano Droessler
Ivanilde de Noronha
Julia Wanderley
Julio Junqueira
Nadir Mendes Montanha
Antonio Racanello Sampaio
Unidade Pólo
Walfredo S. Correa
79
†sma
Tabela 20 – Áreas totais de parede e projeção, transmitância média das
paredes e das coberturas e resultado de cálculo da transmitância média da
envoltória da edificação para as escolas de Apucarana.
Tabela 21 – Áreas totais de parede e projeção, transmitância média das
paredes e das coberturas e resultado de cálculo da transmitância média da
envoltória da edificação para as escolas de Arapongas.
Áreas de
Parede da
Fachada
Total
Áreas de
Cobertura
Total
Transmitância
Média de
Paredes
Transmitância
Média de
Cobertura
Transmitância
Média da
Envoltória da
Edificação
(m²) (m²) (W/(m²K) (W/(m²K) (W/(m²K)
2712,65 3413,03 2,26 2,43 2,36
1189,80 1448,91 3,29 3,23 3,25
568,30 1055,59 2,25 1,92 2,04
2711,20 2868,00 2,26 2,67 2,47
480,12 623,45 2,27 1,92 2,07
917,80 1825,38 2,26 1,93 2,04
1147,90 3330,01 2,26 1,92 2,01
544,35 1383,80 2,27 2,00 2,08
388,28 759,42 2,28 2,00 2,09
1421,40 4177,44 2,28 2,00 2,07
772,50 1737,11 2,25 1,92 2,02
Escolas em Estudo
Alberto Santos Dumont
Carlos Massaretto
Osmar Guaracy Freire
Polivalente de Apucarana
São Bartolomeu
José de Anchieta
Cel. Luiz José dos Santos
CEEBJA Prof.ª Linda
Izidoro L. Cerávolo
Francisco A. Souza
Heitor C. A. Furtado
Áreas de
Parede da
Fachada
Total
Áreas de
Cobertura
Total
Transmitância
Média de
Paredes
Transmitância
Média de
Cobertura
Transmitância
Média da
Envoltória da
Edificação
(m²) (m²) (W/(m²K) (W/(m²K) (W/(m²K)
2855,01 4056,86 2,26 2,47 2,38
2838,01 3565,30 2,26 2,60 2,45
1046,61 1642,16 2,28 1,99 2,10
2096,74 2737,35 2,26 2,87 2,61
822,2 1092,24 2,26 2,00 2,11
922,25 1714,22 2,28 2,00 2,10
659,54 831,20 2,28 2,00 2,12
658,28 829,70 2,27 2,00 2,12
706,2 860,54 2,28 2,00 2,13
779,96 1315,58 2,28 2,00 2,10
1167,34 2588,24 2,28 2,00 2,09
1750,95 2355,78 3,13 2,91 3,01
Marquês de Caravelas
Escolas em Estudo
Emílio de Menezes
Francisco Ferreira Bastos
Antonio Garcez Novaes
Frei Graciano Droessler
Ivanilde de Noronha
Julia Wanderley
Walfredo S. Correa
Julio Junqueira
Nadir Mendes Montanha
Antonio Racanello Sampaio
Unidade Pólo
80
†sma
Tabela 22 – Volume, área da envoltória, transmitância média e absortâncias
médias para as escolas de Apucarana.
Volume do
Edifício Total
Área da
Envoltória do
Edificío
Transmitância
Média da
Envoltória da
Edificação
Absortância
Média das
Paredes
Absortância
Média das
Coberturas
Absortância
Média da
Envoltória da
Edificação
(Vtot) (Aenv) (Umédia)
( α ) ( α ) ( α )
(m³) (m²) (W / (m² * K)) — — —
13221,93 6125,65 2,36 0,40 0,65 0,54
4664,61 2638,71 3,25 0,74 0,70 0,72
3061,21 1623,89 2,04 0,40 0,75 0,63
12384,51 5579,20 2,47 0,40 0,65 0,53
1683,32 1103,57 2,07 0,40 0,73 0,59
5019,80 2743,18 2,04 0,45 0,75 0,65
9157,53 4477,91 2,01 0,45 0,72 0,65
4151,40 1928,15 2,08 0,52 0,77 0,70
2202,32 1147,70 2,09 0,45 0,73 0,64
13367,81 5598,84 2,07 0,40 0,75 0,66
5906,17 2509,61 2,02 0,52 0,72 0,66
Alberto Santos Dumont
Carlos Massaretto
Escolas em Estudo
CEEBJA Prof.ª Linda
Izidoro L. Cerávolo
Francisco A. Souza
Heitor C. A. Furtado
José de Anchieta
Cel. Luiz José dos Santos
Osmar Guaracy Freire
Polivalente de Apucarana
São Bartolomeu
Tabela 23 – Volume, área da envoltória, transmitância média e absortâncias
médias para as escolas de Arapongas.
Volume do
Edifício Total
Área da
Envoltória
do Edificío
Transmitância
Média da
Envoltória da
Edificação
Absortância
Média das
Paredes
Absortância
Média das
Coberturas
Absortância
Média da
Envoltória da
Edificação
(Vtot) (Aenv) (Umédia)
( α ) ( α ) ( α )
(m³) (m²) (W / (m² * K)) — — —
14926,20 6911,87 2,38 0,52 0,65 0,60
12799,86 6403,31 2,45 0,47 0,65 0,57
5090,70 2688,77 2,10 0,38 0,71 0,58
10232,00 4834,09 2,61 0,40 0,77 0,61
3458,27 1914,44 2,11 0,40 0,80 0,63
5314,08 2636,47 2,10 0,40 0,71 0,60
2327,36 1490,74 2,12 0,45 0,75 0,62
2572,07 1487,98 2,12 0,45 0,77 0,63
2581,62 1566,74 2,13 0,40 0,73 0,58
4209,86 2095,54 2,10 0,40 0,65 0,56
7764,72 3755,58 2,09 0,45 0,71 0,63
8830,30 4106,73 3,01 0,74 0,70 0,72
Nadir Mendes Montanha
Julio Junqueira
Marquês de Caravelas
Emílio de Menezes
Unidade Pólo
Walfredo S. Correa
Escolas em Estudo
Antonio Racanello Sampaio
Francisco Ferreira Bastos
Antonio Garcez Novaes
Frei Graciano Droessler
Ivanilde de Noronha
Julia Wanderley
Nas Tabelas 24 e 25 observa-se os resultados dos cálculos dos
fatores de forma (FF), fatores de altura (FA) e fatores solares (FS) com base
nas informações dadas de cálculos nas Tabelas 16 a 23. Estes dados são
necessários para efetivação do cálculo do índice de consumo da envoltória,
índice de consumo de envoltória máximo e índice de consumo de envoltória
mínimo.
81
†sma
Tabela 24 – Fator de Forma, Fator Altura e Fator Solar para as
escolas de Apucarana.
Tabela 25 – Fator de Forma, Fator Altura e Fator Solar para as
escolas de Arapongas.
Fator de Forma Fator Altura Fator Solar
FF
FA FS
0,46 0,97 0,87
0,50 1,00 0,87
0,53 1,00 0,87
0,47 1,00 0,87
0,55 1,00 0,87
0,50 1,00 0,87
0,64 1,00 0,87
0,58 1,00 0,87
0,61 1,00 0,87
0,50 1,00 0,87
0,48 1,00 0,87
0,47 1,00 0,87
Escolas em Estudo
Walfredo S. Correa
Nadir Mendes Montanha
Marquês de Caravelas
Emílio de Menezes
Unidade Polo
Antonio Racanello Sampaio
Francisco Ferreira Bastos
Antonio Garcez Novaes
Frei Graciano Droessler
Ivanilde de Noronha
Julia Wanderley
Julio Junqueira
Fator de Forma Fator Altura Fator Solar
FF
FA FS
(Aenv / Vtot) (Ape/Atot) %
0,46 0,96 0,87
0,57 1,00 0,87
0,53 1,00 0,87
0,45 0,82 0,87
0,66 1,00 0,87
0,55 1,00 0,87
0,49 1,00 0,87
0,46 1,00 0,87
0,52 1,00 0,87
0,42 1,00 0,87
0,42 1,00 0,87
São Bartolomeu
José de Anchieta
Cel. Luiz José dos Santos
Osmar Guaracy Freire
Polivalente de Apucarana
CEEBJA Prof.ª Linda
Izidoro L. Cerávolo
Francisco A. Souza
Heitor C. A. Furtado
Alberto Santos Dumont
Carlos Massaretto
Escolas em Estudo
82
†sma
As diferenças observadas nas edificações escolares quanto à
tipologia de construção e consequente demonstração nos resultados de
cálculo da transmitância média comprovam que a escolha do material e do
método construtivo influencia diretamente nas características da edificação.
Escolas que têm coberturas em fibro-cimento sem tratamento ou ainda
cobertura em telhas metálicas sem forro como é o caso dos Colégios Alberto
Santos Dumont e Carlos Massareto, se não tivessem no cálculo da
transmitância média a transmitância das coberturas dos ginásios teriam
transmitância média abaixo de 2,0 W/m²K. Isto demonstra que o conforto
nestas escolas, pode ser melhorado com reformas e adaptações.
Quanto a absortância foi observado que Colégios como Walfredo
Correa e Carlos Massareto, que têm construções em blocos cerâmicos
aparentes, têm valores altos e consequentemente sua absortância média
também o será. Pinturas claras sobre tais blocos aliviariam sobremaneira a
carga térmica imposta a estas edificações.
4.3.2 INDICADORES DE CONSUMO
A equação 2, dada pelo RTQ-C (BRASIL, 2009), permitiu calcular o
indicador de consumo da envoltória (IC
env
), dado este necessário para
estabelecer o nível de eficiência energética estabelecido para a envoltória. O
indicador de consumo da envoltória é calculado a partir de dados como: fator
de forma, fator de altura, fator solar, porcentagens de aberturas nas fachadas
e ângulos de sombreamento.
Os dados calculados e apresentados para as escolas de Apucarana
(Tabela 26) e Arapongas (Tabela 27), permitem calcular utilizando-se da
equação 2, o indicador de consumo da envoltória. Os indicadores de consumo
informados com ressalva (hachuriado) para os Colégios Carlos Massaretto,
CEEBJA e José de Anchieta na Tabela 26 e na Tabela 27 para o Colégio
Marquês de Caravelas e Escola Estadual Julia Wanderley foram calculados
com o percentual de abertura da fachada oeste, como apresentado
anteriormente. Estes dados comprovam que valores de transmitâncias altos
83
†sma
como para as coberturas do Colégio Marquês de Caravelas, absortâncias
altas para as paredes do Colégio Carlos Massareto resultam em valores para
os índices de consumo da envoltória altos. Quando as fachadas oeste, ainda
não são bem orientadas na implantação ou não recebem algum tipo de
proteção este problema se agrava como os Colégios José de Anchieta, Julia
Wanderlei e CEEBJA.
Tabela 26 – Indicadores de consumo da envoltória e intervalo para as escolas
de Apucarana
.
Indicador de
Consumo de
Envoltória
Indicador de
Cons. da
Envoltória
(lim. max.)
Indicador de
Cons. da
Envoltória
(lim. min.) Intervalo
ICenv ICmax ICmin i
140,85 167,86 141,17 6,67
136,54 169,64 142,96 6,67
148,10 169,46 142,77 6,67
137,14 169,12 142,43 6,67
134,51 168,07 141,38 6,67
138,84 169,61 142,92 6,67
140,57 168,47 141,78 6,67
137,40 167,40 140,72 6,67
138,48 169,32 142,63 6,67
130,55 164,22 137,53 6,67
132,92 164,75 138,06 6,67
São Bartolomeu
José de Anchieta
Cel. Luiz José dos Santos
Osmar Guaracy Freire
Polivalente de Apucarana
CEEBJA Prof.ª Linda
Izidoro L. Cerávolo
Francisco A. Souza
Heitor C. A. Furtado
Alberto Santos Dumont
Carlos Massaretto
Escolas em Estudo
84
†sma
Tabela 27 – Indicadores de consumo da envoltória e intervalo para as escolas
de Arapongas.
Nas Tabelas 28 e 29 é possível observar o nível do indicador de
consumo da envoltória de cada uma das instituições de ensino baseadas nos
limites máximos e mínimos de cálculo. Salienta-se que este nível nada tem a
ver com o nível de Eficiência Energética da Envoltória da Edificação,
representando somente o primeiro item de ponderação a ser observado
quando da aplicação do Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência
Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos.
O indicador de consumo da envoltória representa a análise das
características da edificação. Fatores como altura, volume, percentual de
abertura e materiais são impactantes neste indicador. Nas edificações
educacionais estudadas foi possível perceber que as coberturas, ou seja,
transmitâncias médias de cobertura do tipo cerâmica predominantes nas
edificações tiveram influência positiva neste cálculo.
Indicador de
Consumo de
Envoltória
Indicador de
Cons. da
Envoltória
(lim. max.)
Indicador de
Cons. da
Envoltória
(lim. min.) Intervalo
ICenv
ICmax
ICmin
i
134,09 167,77 141,08 6,67
139,12 168,83 142,15 6,67
139,91 169,43 142,74 6,67
132,06 167,80 141,11 6,67
139,21 169,64 142,95 6,67
144,93 168,71 142,02 6,67
144,75 168,50 141,81 6,67
135,22 169,58 142,90 6,67
138,82 169,24 142,55 6,67
139,39 168,76 142,07 6,67
144,72 168,27 141,59 6,67
136,25 167,44 140,75 6,67
Escolas em Estudo
Walfredo S. Correa
Nadir Mendes Montanha
Marquês de Caravelas
Emílio de Menezes
Unidade Polo
Antonio Racanello Sampaio
Francisco Ferreira Bastos
Antonio Garcez Novaes
Frei Graciano Droessler
Ivanilde de Noronha
Julia Wanderley
Julio Junqueira
85
†sma
Tabela 28 - Indicadores de consumo de envoltória com limites e nível
estabelecido para as escolas de Apucarana.
eficiência A B C D E
limite mínimo ---- 147,85 154,52 161,20 167,87
limite máximo 147,84 154,51 161,19 167,86 ----
Icenv 140,85 A
eficiência A B C D E
limite mínimo ---- 149,64 156,31 162,98 169,65
limite máximo 149,63 156,30 162,97 169,64 ----
Icenv 136,54 A
eficiência A B C D E
limite mínimo ---- 149,46 156,13 162,80 169,47
limite máximo 149,45 156,12 162,79 169,46 ----
Icenv 148,10 A
eficiência A B C D E
limite mínimo ---- 149,12 155,79 162,46 169,13
limite máximo 149,11 155,78 162,45 169,12 ----
Icenv 137,14 A
eficiência A B C D E
limite mínimo ---- 148,06 154,73 161,41 168,08
limite máximo 148,05 154,72 161,40 168,07 ----
Icenv 134,51 A
eficiência A B C D E
limite mínimo ---- 149,61 156,28 162,95 169,62
limite máximo 149,60 156,27 162,94 169,61 ----
Icenv 138,84 A
eficiência A B C D E
limite mínimo ---- 148,47 155,14 161,81 168,48
limite máximo 148,46 155,13 161,80 168,47 ----
Icenv 140,57 A
eficiência A B C D E
limite mínimo ---- 147,40 154,07 160,74 167,41
limite máximo 147,39 154,06 160,73 167,40 ----
Icenv 137,40 A
eficiência A B C D E
limite mínimo ---- 149,31 155,98 162,66 169,33
limite máximo 149,30 155,97 162,65 169,32 ----
Icenv 138,48 A
eficiência A B C D E
limite mínimo ---- 144,21 150,88 157,56 164,23
limite máximo 144,20 150,87 157,55 164,22 ----
Icenv 130,55 A
eficiência A B C D E
limite mínimo ---- 144,74 151,41 158,09 164,76
limite máximo 144,73 151,40 158,08 164,75 ----
Icenv
132,92
A
CEEBJA Prof.ª Linda
Izidoro L. Cerávolo
Alberto Santos Dumont
Carlos Massaretto
José de Anchieta
Cel. Luiz José dos Santos
Francisco A. Souza
Heitor C. A. Furtado
São Bartolomeu
Osmar Guaracy Freire
Polivalente de Apucarana
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
86
†sma
Tabela 29 - Indicadores de consumo de envoltória com limites e nível
estabelecido para as escolas de Arapongas.
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 147,76 154,43 161,11 167,78
limite máximo 147,75 154,42 161,10 167,77 ----
Icenv 134,09 A
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 148,83 155,50 162,17 168,84
limite máximo 148,82 155,49 162,16 168,83 ----
Icenv 139,12 A
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 149,42 156,10 162,77 169,44
limite máximo 149,41 156,09 162,76 169,43 ----
Icenv 139,91 A
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 147,79 154,46 161,13 167,81
limite máximo 147,78 154,45 161,12 167,80 ----
Icenv 132,06 A
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 149,64 156,31 162,98 169,65
limite máximo 149,63 156,30 162,97 169,64 ----
Icenv 139,21 A
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 148,70 155,38 162,05 168,72
limite máximo 148,69 155,37 162,04 168,71 ----
Icenv 144,93 A
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 148,50 155,17 161,84 168,51
limite máximo 148,49 155,16 161,83 168,50 ----
Icenv 144,75 A
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 149,58 156,25 162,92 169,59
limite máximo 149,57 156,24 162,91 169,58 ----
Icenv 135,22 A
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 149,24 155,91 162,58 169,25
limite máximo 149,23 155,90 162,57 169,24 ----
Icenv 138,82 A
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 148,75 155,43 162,10 168,77
limite máximo 148,74 155,42 162,09 168,76 ----
Icenv 139,39 A
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 148,27 154,94 161,61 168,28
limite máximo 148,26 154,93 161,60 168,27 ----
Icenv 144,72 A
eficiência A B C D E
limite minimo ---- 147,43 154,10 160,77 167,45
limite máximo 147,42 154,09 160,76 167,44 ----
Icenv
136,25
A
nível estabelecido
nível estabelecido
Frei Graciano Droessler
Ivanilde de Noronha
Francisco Ferreira Bastos
Antonio Garcez Novaes
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
nível estabelecido
Unidade Polo
Nadir Mendes Montanha
Antonio Racanello Sampaio
Walfredo S. Correa
Julia Wanderley
Julio Junqueira
Marquês de Caravelas
Emílio de Menezes
nível estabelecido
nível estabelecido
Com os dados apresentados nas Tabelas 28 e 29 é possível observar
que as vinte e três escolas apresentaram indicador “A” o que demonstra como
87
†sma
a escolha de materiais, técnicas construtivas, implantação correta respeitando
a orientação solar pode ser relevante aos indicadores de consumo de uma
edificação. As porcentagens de abertura nas fachadas, o fator solar foram
condicionantes favoráveis para que os níveis dos indicadores de consumo da
envoltória tivessem tais níveis.
4.3.3 DETERMINAÇÃO DO NÍVEL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DA
ENVOLTÓRIA
Tomando por base os dados apresentados e o Regulamento Técnico
da Qualidade para Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços
e Públicos (RTQ-C), anexo da portaria Inmetro 163 de 08 de junho de 2009,
pode-se chegar a algumas considerações. Quanto às escolas em estudo, foi
possível uma classificação final por níveis de eficiência energética no quesito
envoltória. Para as edificações destinadas às Instituições de Ensino, no
município de Apucarana (Tabela 30) e para as do município de Arapongas
(Tabela 31), têm-se:
Para se atingir a eficiência energética no nível “A” a edificação deve
primeiramente, no cálculo do Indicador de Eficiência da Envoltória, receber
pontuação para tal nível. Deve ainda respeitar a exigência do RTQ-C
(BRASIL, 2009):
para cobertura em ambientes condicionados com transmitância
inferior a 1,0 W/m²K e em ambientes não condicionados
inferior a 2,0 W/m²K. Também a exigência da transmitância
térmica de paredes externas nas zonas bioclimáticas 1 a 6
(região do estudo que pertence à zona bioclimática 3) ser
inferior a 3,7 W/m²K.
quanto à absortância de superfícies para zonas bioclimáticas 2
a 8 e coberturas não aparentes ser inferior a 0,4 (cores claras).
88
†sma
Nestas exigências, as edificações que atenderam a todos os
requisitos e exigências foram:
em Apucarana a Escola Estadual Francisco A Souza e o
Colégio Estadual Polivalente.
em Arapongas um número maior de edificações passou por
este crivo, sendo: Colégios Estaduais Francisco Ferreira
Bastos, Ivanilde de Noronha, Nadir Mendes Montanha e
Antonio Racanello Sampaio, além da Escola Estadual Frei
Graciano Droessler.
Para se atingir nível “B” em eficiência energética a edificação deve
atender as mesmas exigências do nível “A” com exceção da transmitância
para cobertura em ambientes condicionados que, neste caso, tem um valor
inferior, ou seja, 1,5 W/m²K. Como nenhuma edificação do estudo tem
ambiente condicionado, se a escola não foi contemplada com nível “A”
também não será contemplada com nível “B”, neste estudo.
Para os níveis “C” e “D”, além do cálculo de Indicador de consumo da
envoltória mostrar que a edificação tem “C” ou “D” de pontuação, esta deve
atender outros requisitos do RTQ-C (BRASIL, 2009), tais como:
possuir transmitância de cobertura inferior a 2,0 W/m²K e
também que a transmitância de paredes externas nas zonas
bioclimáticas 1 a 6 seja inferior a 3,7 W/m²K. Como o RTQ-C é
omisso quanto a absortância de superfícies externas, neste
item, oito edificações que tinham índice de consumo da
envoltória “A” se adequaram a este item, recebendo nível “C”,
tendo em vista que no quesito absortância, não puderam se
adequar ao níveis “A” ou “B”.
em Apucarana, foram essas edificações: Colégios Estaduais
Heitor C. A. Furtado, José de Anchieta, Coronel Luiz Jose dos
Santos, Osmar Guaracy Freire e São Bartolomeu. O CEEBJA
Prof. Linda também se adequou ao nível “C”, em virtude de
89
†sma
sua cobertura ser do tipo não aparente e a mesma apresentar
valores de absortância acima dos limites exigidos para
obtenção dos níveis “A” e “B”.
em Arapongas, a Escola Estadual Julia Wanderlei, e os
Colégios Estaduais Júlio Junqueira e Unidade Pólo,
apresentaram característica e cálculos compatíveis com este
nível.
Para o nível “E”, os que não respeitaram ou não se enquadraram nos
níveis anteriores, são imediatamente contemplados com este nível. Sete
escolas obtiveram este nível de eficiência energética da envoltória:
em Apucarana, os Colégios Alberto Santos Dumont, Carlos
Massaretto e Izidoro Luiz Cerávolo e;
em Arapongas, os Colégios Estaduais Marquês de Caravelas,
Emilio de Menezes, Antonio Garcez Novaes e Walfredo
S.Correa tiveram transmitância da cobertura acima de 3,7
W/m²K e, portanto, não puderam receber níveis maiores que
este “E”.
Nas Tabelas 30 e 31 são mostrados os resumos com os níveis de
Eficiência Energética da Envoltória para as Instituições de Ensino de
Apucarana e Arapongas.
90
†sma
Tabela 30 – Níveis de Eficiência Energética da Envoltória para
Instituições de Ensino do município de Apucarana.
Tabela 31 – Níveis de Eficiência Energética da Envoltória para
Instituições de Ensino do município de Arapongas.
Alberto Santos Dumont
E
Carlos Massaretto
E
CEEBJA Prof.ª Linda
C
Izidoro L. Cerávolo
E
Francisco A. Souza
A
Heitor C. A. Furtado
C
José de Anchieta
C
Cel. Luiz José dos Santos
C
Osmar Guaracy Freire
C
Polivalente de Apucarana
A
São Bartolomeu
C
Escolas em Estudo Classificação
Marquês de Caravelas
E
Emílio de Menezes
E
Francisco Ferreira Bastos
A
Antonio Garcez Novaes
E
Frei Graciano Droessler
A
Ivanilde de Noronha
A
Julia Wanderley
C
Julio Junqueira
C
Nadir Mendes Montanha
A
Antonio Racanello Sampaio
A
Unidade Pólo
C
Walfredo S. Correa
E
Escolas em Estudo Classificação
91
†sma
As edificações que receberam classificação “B” a “E” podem ser
enquadradas ou melhoradas suas classificações se forem tratados algumas
vairiáveis. No caso das coberturas telhas cerâmicas de cor clara diminuem a
absortância. No caso das paredes externas a pintura de paredes de tijolos
aparentes ou paredes emboçadas por tintas com cores claras (α < 0,4) faz
também que as edificações tenham uma melhora na sua classificação.
Aberturas em fachadas com orientação oeste devem ser evitadas. Coberturas
ainda de pátios fechados cobertos e ginásios de esportes deverão ser
trocados ou revestidos com forros e mantas para melhorar a transmitância.
O Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência Energética de
Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos permite a etiquetagem parcial,
somente no caso do item envoltória. Se fosse o caso, de análise de
edificações para etiquetagem, as edificações constantes nas Tabelas 30 e 31
poderiam receber a etiqueta (ENCE) (Figura 11). Salienta-se o fato de que, a
etiqueta representada na Figura 11 é para uma edificação contemplada com o
nível “A”. As demais edificações deveriam receber o nível de eficiência
energética da envoltória (“B”, “C”, “D” ou “E”), por meio de etiquetagem, a que
têm direito pelos cálculos apresentados neste trabalho.
92
†sma
Figura 11 – Modelo da ENCE parcial para a
envoltória (nível A).
Fonte: Brasil, 2009b.
4.4 CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA E ÁGUA DAS ESCOLAS
Foram verificados e levantados dados de consumo de energia elétrica
e água das vinte e três unidades escolares, nos anos de 2007 e 2008.
Utilizaram-se os dados cadastrados pela Secretaria de Educação do Estado
do Paraná. Estes dados foram medidos e aferidos pelas concessionárias
estaduais, COPEL e SANEPAR provenientes do consumo de energia elétrica
e água respectivamente, para cada instituição de ensino.
93
†sma
4.4.1 CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NAS ESCOLAS DE
APUCARANA E ARAPONGAS
As Figuras 12 e 13 mostram os consumos de energia elétrica nas
escolas de Apucarana e Arapongas entre 2007 e 2008. A Figura 12 apresenta
o consumo para as escolas do município de Apucarana. Os Colégios Izidoro L
Cerávolo, José de Anchieta e Polivalente de Apucarana apresentam valores
de consumo de energia elétrica que destoam e consequentemente chamam a
atenção. Estes por serem colégios de grande porte e área construída e por
conseqüência têm o maior consumo, porém o CEEBJA tem um baixo
consumo, mesmo com o maior número de alunos. O que explica tal fato é a
área construída ser a terceira menor ficando somente à frente, em área
construída, do Osmar Guaracy Freire e do Francisco A Souza. Outra
explicação é a de o CEEBJA trabalhar com jovens e adultos, com maior
consciência e cuidado com desperdícios.
Já na Figura 13, para o município de Arapongas, os Colégios
Marques de Caravelas, Antonio Garcez Novaes e Unidade Polo destoam em
consumo e também em área. O Colégio Emílio de Menezes é o segundo em
área e também fica aquém nos consumos com energia elétrica. Para o ano de
2008 o consumo foi equivalente, porém, um pico foi notado para os meses de
março, abril e maio com ápice em abril, mostrados nas Figuras 12 e 13. Em
questionamentos aos diretores dos colégios, e junto aos responsáveis da
Secretaria de Educação foi considerado como sazonalidade e possível falha
de medição por parte do órgão responsável, mas algumas informações
salientam que jogos escolares, neste período, podem ter acarretado tal
consumo excessivo.
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Consumo de Energia Elétrica (MWh)
Alberto Santos Dumont Carlos Massaretto CEEBJA Prof.ª Linda Izidoro L. Cerávolo
Francisco A. Souza Heitor C. A. Furtado José de Anchieta Cel. Luiz José dos Santos
Osmar Guaracy Freire Polivalente de Apucarana São Bartolomeu
Figura 12 – Consumo mensal de energia elétrica para as escolas de
Apucarana entre 2007 e 2008.
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Consumo de Energia Elétrica (MWh)
Marquês de Caravelas Emílio de Menezes Francisco Ferreira Bastos Antonio Garcez Novaes
Frei Graciano Droessler Ivanilde de Noronha Julia Wanderley Julio Junqueira
Nadir Mendes Montanha Antonio Racanello Sampaio Unidade Pólo Walfredo S. Correa
Figura 13 – Consumo mensal de energia elétrica para as escolas de
Arapongas entre 2007 e 2008.
As Figuras 14 e 15 apresentam resultados de consumo de energia
elétrica mensal por área. Pode-se observar que em Apucarana (Figura 14) o
Colégio Francisco A. Souza, de pequeno porte, tem média de consumo anual
por área, da ordem de 41,58 kWh/m² ao ano em 2007, e de 43,80 kWh/m² ao
ano em 2008, bem superior aos colégios de maior porte. Já em Arapongas
(Figura 15) aparecem situações semelhantes, com o colégio Nadir Montanha
entre os três menores em área edificada, porém com o maior consumo de
energia elétrica da ordem 37,71 kWh/m² ao ano em 2007 e do Colégio Antonio
95
†sma
Racanello Sampaio da ordem de 69,42 kWh/m² ao ano em 2008. Este último
sendo mais de 77% acima da média anual do maior colégio de Arapongas e
tendo 31% da área. Estes fatos foram elucidados e mostraram que obras de
reparos e melhoria no Francisco A. Souza com construção de sala de aula e
no Racanello com construção de quadra de esportes com instalação de
iluminação externa provocaram as variações. No Colégio Nadir a construção
de casa do zelador também foi a justificativa para tal alteração.
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Consumo de Energia Elétrica (MWh/m²)
Alberto Santos Dumont Carlos Massaretto CEEBJA Prof.ª Linda Izidoro L. Cerávolo
Francisco A. Souza Heitor C. A. Furtado José de Anchieta Cel. Luiz José dos Santos
Osmar Guaracy Freire Polivalente de Apucarana São Bartolomeu
Figura 14 – Consumo mensal de energia elétrica por área para as escolas de
Apucarana entre 2007 e 2008.
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Consumo de Energia Elétrica (MWh/m²)
Marquês de Caravelas Emílio de Menezes Francisco Ferreira Bastos Antonio Garcez Novaes
Frei Graciano Droessler Ivanilde de Noronha Julia Wanderley Julio Junqueira
Nadir Mendes Montanha Antonio Racanello Sampaio Unidade Pólo Walfredo S. Correa
Figura 15 – Consumo mensal de energia elétrica por área para as escolas de
Arapongas entre 2007 e 2008.
96
†sma
A Figura 16 mostra o consumo de energia elétrica para dois anos de
referência, 2007 e 2008 em Apucarana. Neste gráfico é possível verificar que
o consumo sofre pequena variação de 2007 para 2008 com pouco aumento
no consumo na segunda série de referência. Justifica-se este aumento pela
instalação de equipamentos de laboratórios e computadores nas escolas, por
parte do governo estadual do Paraná, ficando, assim, dentro da normalidade,
no entendimento deste trabalho e pelo levantamento dos equipamentos.
Somente a escola Osmar G. Freire teve diminuição em cerca de 1%
do consumo de energia elétrica na relação com as demais escolas no período
entre 2007 e 2008. Fato este, considerado normal por existir um controle da
gestão escolar de gastos de energia elétrica com instalações de luminárias
fluorescentes e controles de ambientes iluminados, sem efetivo uso. Ainda
sobre a instalação de novos equipamentos, estes foram somente de
informática e em número reduzido pelo tamanho da escola.
Em Arapongas o mesmo ocorreu como mostrado na Figura 17. As
escolas em 2008 sofreram um aumento de consumo de energia. Uma escola
chama a atenção com uma variação da ordem de 340% no aumento do
consumo de energia elétrica. Este fato se deve além da instalação de novos
equipamentos, pela construção de uma quadra e a instalação de refletores
nesta escola. Porém merece um acompanhamento futuro de comportamento
deste consumo e averiguação de possíveis variações.
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Consumo de Energia Elétrica (MWh)
consumo anual 2007
consumo anual 2008
Figura 16 – Consumo anual de energia elétrica para as escolas de
Apucarana entre 2007 e 2008.
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Escolas em Estudo
Consumo de Energia Elétrica (MWh)
consumo anual 2007
consumo anual 2008
Figura 17 – Consumo anual de energia elétrica para as escolas de
Arapongas entre 2007 e 2008.
Os dados foram transformados em consumo anual por área (Figuras
18 e 19) e algumas variações puderam ser notadas. O Colégio Estadual
98
†sma
Antonio Racanello Sampaio teve um consumo de energia elétrica por área
edificada da ordem de 237% acima da média das 23 edificações estudadas
em 2008 e sendo somente 28% maior que a média da área edificada do
mesmo lote estudado. A escola Francisco A. de Souza de Apucarana
desponta como um consumo alto, frente à média das edificações e também é
considerada uma escola pequena em relação às demais.
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Escolas em Estudo
Consumo de Energia Elétrica (MWh/m²)
consumo anual por área 2007
consumo anual por área 2008
Figura 18 – Consumo anual de energia elétrica por área para as
escolas de Apucarana entre 2007 e 2008.
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Escolas em Estudo
Consumo de Energia Elétrical (MWh/m²)
consumo anual por área 2007
consumo anual por área 2008
Figura 19 – Consumo anual de energia elétrica por área para as escolas
de Arapongas entre 2007 e 2008.
A escola Antonio Racanelo Sampaio é a que desponta com aumento
de consumo de energia elétrica por área maior em relação às vinte e três
escolas estudadas. As obras neste colégio provocaram tal variação, nas
informações dos gestores e do núcleo de educação do estado. Todas as
escolas têm acréscimo de consumo de energia elétrica demandada pela
instalação de novos equipamentos, seja de informática, televisores pen drive
10
ou pelos equipamentos de iluminação de quadras esportivas. Este aumento
da carga instalada é um dos motivos para se trabalhar a eficiência energética
dentro dos estabelecimentos de ensino.
10
TV Pen Drive é um televisor instalado pelo estado do Paraná, nas salas de aula, que permite a
conexão por meio de
pen drives com aulas interativas e material didático obtido pelos professores
diretamente no
site do estado.
100
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4.4.2 CONSUMO DE ÁGUA NAS ESCOLAS DE APUCARANA E
ARAPONGAS
Na verificação de consumo de água nas escolas de Apucarana e
Arapongas, mostrados em referências mensais nas Figuras 20 a 23, as
informações a respeito de medições, aferições e lançamentos foram obtidas
junto à secretaria estadual de educação do Paraná. O Colégio Estadual
Coronel Luiz José dos Santos de Apucarana e Escola Estadual Frei Graciano
Droeesler de Arapongas não tem informações quanto ao consumo de água. O
primeiro está localizado em um distrito de Apucarana e tem seu consumo
aferido pela prefeitura. O segundo está localizado em um distrito de
Arapongas e tem fornecimento de água através de poço artesiano
comunitário. Foram mantidos na listagem por estarem com consumo de
energia elétrica, levantado e validado pelo critério de seleção inicial e ainda
possuírem cálculos de nível de eficiência energética da envoltória. Estas duas
escolas têm suas referências de consumo de água, a partir da média das
demais escolas.
Nas Figuras 20 e 21 é possível observar que nas escolas, tanto de
Apucarana como de Arapongas o consumo mensal em 2007 foi bastante
variável entre os meses, o que já não ocorreu no ano de 2008. Outra
observação é que em Apucarana (Figura 20), o colégio que em 2007
despontava como maior consumo por mês e tinha as maiores variações foi o
José de Anchieta e que em 2008 teve seu consumo normalizado e ainda até
com redução de consumo frente aos demais. Também em Arapongas (Figura
21) o colégio Garcez Novaes teve um pico de consumo no final de 2007 com
consumo da ordem de 266% acima da média anual dos demais colégios.
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Consumo de Água (m³)
Alberto Santos Dumont Carlos Massaretto CEEBJA Prof.ª Linda Izidoro L. Cerávolo
Francisco A. Souza Heitor C. A. Furtado José de Anchieta Cel. Luiz José dos Santos
Osmar Guaracy Freire Polivalente de Apucarana São Bartolomeu
Figura 20 – Consumo mensal de água em m³ para as escolas de Apucarana
entre 2007 e 2008.
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Consumo de Água (m³)
Marquês de Caravelas Emílio de Menezes Francisco Ferreira Bastos Antonio Garcez Novaes
Frei Graciano Droessler Ivanilde de Noronha Julia Wanderley Julio Junqueira
Nadir Mendes Montanha Antonio Racanello Sampaio Unidade Pólo Walfredo S. Correa
Figura 21 – Consumo mensal de água em m³ para as escolas de Arapongas
entre 2007 e 2008.
Nas Figuras 22 e 23, consumos por aluno (litros/aluno) foram obtidos.
Salienta-se o fato de que nos meses de janeiro de 2008 e dezembro do
mesmo ano, picos de consumo foram observados em Apucarana (Figura 22).
As escolas Osmar G. Freire e Carlos Massareto tiveram consumo muito alto, o
primeiro da ordem de 647 litros por aluno por mês e o segundo com consumo
102
†sma
de 719 litros por aluno por mês. Verificando com os gestores escolares e o
núcleo regional de educação, foi alegado que vazamentos provocaram este
consumo excessivo.
Quanto à Figura 23, para Arapongas, o colégio Garcez Novaes teve
um pico de consumo no final de 2007 da ordem de 266% acima da média
anual dos demais colégios, similar ao consumo por mês. Isto ocorreu, pois, a
conversão de m³ por mês para litros/aluno ao mês houve uma coincidência de
que a escola referência tinha cerca de 100 alunos. Este consumo de 704 litros
por aluno por mês, provocado por problemas na instalação hidráulica do
edifício, foi resolvido no começo do ano seguinte.
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Consumo de Água (litros/aluno)
Alberto Santos Dumont Carlos Massaretto CEEBJA Prof.ª Linda Izidoro L. Cerávolo
Francisco A. Souza Heitor C. A. Furtado José de Anchieta Cel. Luiz José dos Santos
Osmar Guaracy Freire Polivalente de Apucarana São Bartolomeu
Figura 22 – Consumo mensal de água em litros/aluno para as escolas de
Apucarana entre 2007 e 2008.
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Consumo de Água (litros/aluno)
Marquês de Caravelas Emílio de Menezes Francisco Ferreira Bastos Antonio Garcez Novaes
Frei Graciano Droessler Ivanilde de Noronha Julia Wanderley Julio Junqueira
Nadir Mendes Montanha Antonio Racanello Sampaio Unidade Pólo Walfredo S. Correa
Figura 23 – Consumo mensal de água em litros/aluno para as escolas de
Arapongas entre 2007 e 2008.
As Figuras 24 a 29 demonstram comparativos entre consumo de
água das escolas anualmente. São apresentados consumos em m³ , em m³
por área e em litros por aluno.
Em Apucarana, três colégios tiveram consumo alto, quando
comparados às demais escolas, com manutenção destes consumos, em
2008. Mostra-se tal fato na Figura 24, a menos do Colégio Estadual José
Anchieta que teve 37% de redução do consumo de água a partir dos dados de
2007.
Em Arapongas, o colégio Antonio Garcez Novaes (Figura 25) teve um
consumo de água muito alto em 2007, da ordem de 3600m³ baixando para
1800m³ em 2008. Alega-se, para tal, controle de gastos e alteração de partes
hidráulicas da edificação com reformas.
Quando transformados os dados em consumo anual por área (m³/m²
ao ano), foi observado que as pequenas edificações, em relação às maiores,
tiveram consumo alto pela área construída. Um exemplo, com o consumo de
energia elétrica, pode ser visto em Apucarana com na escola Estadual
Francisco Souza (Figura 26) e em Arapongas, na escola Estadual Nadir
Montanha (Figura 27). Não foi possível verificar em consultas e in loco
104
†sma
quaisquer irregularidades que permitissem comentários quanto a estes
gastos.
Para tentar elucidar fatos de consumo por área foram elaboradas
comparações de litros por aluno por ano. Estas comparações estão
apresentadas nas Figuras 28 e 29. A escola Carlos Massaretto em Apucarana
(Figura 28) tem um consumo per capita da ordem de 3500 litros/aluno no ano
de 2007, aumentando para 3900 litros/aluno no ano de 2008. Este consumo
exagerado foi objeto de observações e visitas
in loco. Foram observados
vazamentos em áreas de banheiros que foram posteriormente sanados.
Na Figura 29, em Arapongas, as escolas Antonio Garcez Novaes e
Ivanilde de Noronha foram as que chamaram a atenção. Na primeira, como já
referido, existia um vazamento em 2007 e início de 2008 e provocou aumento
de consumo por aluno. Já a escola Ivanilde, após vistoria
in loco, foi
observada que a grande área descoberta, pela lavagem de piso, pode estar
provocando este elevado consumo.
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500
1000
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Polivalente de Apucarana
São Bartolomeu
Escolas em Estudo
Consumo de Água (m³)
consumo anual 2007
consumo anual 2008
Figura 24 – Consumo anual de água para as escolas de Apucarana entre
2007 e 2008.
105
†sma
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Escolas em Estudo
Consumo de Água (m³)
consumo anual 2007
consumo anual 2008
Figura 25 – Consumo anual de água para as escolas de Arapongas entre
2007 e 2008.
0,00
0,20
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Escolas em Estudo
Consumo de Água (m³/m²)
consumo anual por área 2007
consumo anual por área 2008
Figura 26 – Consumo anual de água por área para as escolas de
Apucarana entre 2007 e 2008.
106
†sma
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0,20
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Escolas em Estudo
Consumo de Água (m³/m²)
consumo anual por área 2007
consumo anual por área 2008
Figura 27 – Consumo anual de água por área para as escolas de Arapongas
entre 2007 e 2008.
0
500
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Escolas em Estudo
Consumo de Água (litros/aluno ao ano)
consumo anual 2007
consumo anual 2008
Figura 28 – Consumo anual de água em litros por aluno para as escolas de
Apucarana entre 2007 e 2008.
107
†sma
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Escolas em Estudo
Consumo de Água (litros/aluno ao ano)
consumo anual 2007
consumo anual 2008
Figura 29 – Consumo anual de água em litros por aluno para as escolas de
Arapongas entre 2007 e 2008.
A comparação entre as informações apresentadas nos gráficos
(Figuras 24 a 29) demonstra que os consumos podem variar quando
observadas as áreas das edificações e o números de usuários. A observação
de consumo per capita, mostra que escolas menores podem ter consumo de
água irrelevante, porém outras escolas consumos altos com áreas construídas
similares. Isto comprova muitas vezes os desperdícios, falhas de utilização ou
podem mostrar falhas no sistema hidráulico que podem orientar os gestores
na tomada de decisão.
108
†sma
4.5 CORRELAÇÃO DO NÍVEL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DA
ENVOLTÓRIA E OS CONSUMOS DE ENERGIA ELÉTRICA E ÁGUA
Quanto à correlação
11
do nível de Eficiência Energética da Envoltória
com os consumos de energia elétrica e água há de se frisar o entendimento
dos gráficos. Foram adotados equivalentes numéricos conforme a Tabela 2,
obtida no RTQ-C. Posteriormente, estes equivalentes do nível de eficiência
energética da envoltória foram comparados em forma de gráfico de correlação
com as médias dos consumos de energia elétrica e água entre 2007 e 2008
(Figuras 30 a 35). Os gráficos de correlação com regressão linear mostram
para as vinte e três Instituições de Ensino, o equivalente para o nível de
eficiência da envoltória adimensional e os consumos médios entre 2007 e
2008 em kWh/m² (Figuras 30 e 31), m³/m² (Figuras 32 e 33) e ainda em
litros/aluno (Figuras 34 e 35). A Figura 36 mostra, de forma complementar, a
correlação entre o nível de eficiência energética e a idade das 23 edificações
estudadas.
Na Figura 30 pode-se observar que o valor de R² é 0,38. A correlação
entre o consumo de energia elétrica em kWh/m² para as escolas do município
de Apucarana é fraca. Existe uma dispersão dos resultados de nível de
eficiência energética da envoltória, principalmente nos níveis 1 e 5 (“A” e “E”)
e seus respectivos consumos. Na Figura 31 que trata das mesmas variáveis,
porém para as escolas de Arapongas, a correlação é ainda menor. O valor do
R² é de 0,0805 e, portanto, demonstra que não há praticamente correlação
entre o nível de eficiência energética da envoltória e o consumo de energia
elétrica em kWh/m². Observa-se na Figura 31, que os dados são bem
dispersos em todos os níveis considerados (“A”, “C” e “E”).
Quanto à verificação das Figuras 32 e 33, são correlacionados os
níveis de eficiência energética da envoltória das escolas de Apucarana e
Arapongas (respectivamente) com os consumos de água em m³/m². Na Figura
32 o valor de R² ficou em 0,0152, ainda mais próximo de zero, e que
11
Os valores do coeficiente de correlação são dados entre –1 e +1. Um valor próximo de 1 indica que
duas variáveis
x e y estão perfeitamente relacionadas (ANDERSON et al, 2007; CALDEIRA et al,
2008)
109
†sma
demonstra pouca ou quase nenhuma correlação entre o nível de eficiência
energética da envoltória para as escolas de Apucarana e seus respectivos
consumos de água (m³/m²). Pode-se observar que os níveis 1 e 5 estão bem
distantes da reta de regressão. Na Figura 33, para as escolas de Arapongas,
mesmo com as discrepâncias apresentadas anteriormente houve uma maior
correlação mesmo sendo muito fraca, com R² igual a 0,0463, melhor, portanto
que as escolas de Apucarana.
As Figuras 34 e 35 mostram gráficos em que o nível de eficiência
energética da envoltória é correlacionado com o consumo de água por pessoa
em litros/aluno. Pode-se observar que, para as escolas de Apucarana (Figura
34), a correlação é baixa com R² igual a 0,0389, ou seja quase nenhuma
correlação. Os consumos para as escolas do nível 1 (“E”) estão bem
dispersos o que provoca um diminuição da correlação. Para a Figura 35 a
situação não é diferente sendo que o R² é 0,0012, estando, portanto, a
correlação do nível de eficiência energética da envoltória e o consumo de
água em litros/pessoa descartada.
Na Figura 36 pode ser observado que não existe correlação entre o
nível de eficiência energética da envoltória de edificações de instituições de
ensino e a idade destes edifícios. Tal inexistência de correlação conota uma
despreocupação com projetos e técnicas construtivas que tem origem a mais
de seis décadas. A aplicação da regulamentação técnica de eficiência
energética pode fazer com que novos projetos tenham um cuidado maior na
escolha dos materiais, das técnicas construtivas visando a melhoria desta
correlação.
110
†sma
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y = 3,7132x + 13,738
R
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= 0,38
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Nível de Eficiência Energética da Envoltória
Consumo Médio de Energia Elétrica entre
2007e 2008 (kWh/m²)
Figura 30 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da
Envoltória e o Consumo médio de Energia Elétrica em kWh/m²
para as escolas de Apucarana entre 2007 e 2008.
y = 1,4893x + 23,922
R
2
= 0,0805
0,00
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45,00
50,00
0 1 2 3 4 5 6
Nível de Eficiência Energética da Envoltória
Consumo Médio de Energia Elétrica entre
2007e 2008 (kWh/m²)
Figura 31 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da
Envoltória e o Consumo médio de Energia Elétrica em kWh/m² para
as escolas de Arapongas entre 2007 e 2008.
111
†sma
y = 0,019x + 0,6802
R
2
= 0,0152
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1,60
0 1 2 3 4 5 6
Nível de Eficiência Energética da Envoltória
Consumo Médio de Água entre 2007 e
2008 (m³/m²)
Figura 32 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da
Envoltória e o Consumo médio de Água em m³/m² para as escolas de
Apucarana entre 2007 e 2008.
y = 0,045x + 0,5618
R
2
= 0,0463
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
0 1 2 3 4 5 6
Nível de Eficiência Energética da Envoltória
Consumo Médio de Água entre 2007 e 2008
(m³/m²)
Figura 33 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da
Envoltória e o Consumo médio de Água em m³/m² para as escolas de
Arapongas entre 2007 e 2008.
112
†sma
y = -107,87x + 2147,7
R
2
= 0,0389
0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
3000,00
3500,00
4000,00
0 1 2 3 4 5 6
Nível de Eficiência Energética da Envoltória
Consumo Médio de Água entre 2007 e
2008 (litros/aluno)
Figura 34 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da
Envoltória e o Consumo médio de Água em litros/aluno para as
escolas de Apucarana entre 2007 e 2008.
y = -8,4638x + 1453,6
R
2
= 0,0012
0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
3000,00
3500,00
4000,00
0 1 2 3 4 5 6
Nível de Eficiência Energética da Envoltória
Consumo Médio de Água entre 2007 e 2008
(litros/aluno)
Figura 35 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da
Envoltória e o Consumo médio de Água em litros/aluno para as
escolas de Arapongas entre 2007 e 2008.
113
†sma
y = -0,298x + 41,955
R
2
= 0,0015
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
0 1 2 3 4 5 6
Nível de Eficiência Energética da Envoltória
Idade do Imóvel (anos)
Figura 36 – Correlação do Nível de Eficiência Energética da
Envoltória e a Idade dos Imóveis para as escolas de Apucarana e
Arapongas.
114
†sma
5 CONCLUSÕES
A pesquisa resultou em uma amostra de vinte e três edificações, nas
quais foi possível a leitura e coleta de dados referentes aos consumos de
energia elétrica e consumos de água e ainda a indicação do nível de eficiência
energética da envoltória. Um amplo espectro de informações foi coletado e
estudado, com edificações construídas nos últimos cinqüenta anos, seus
projetos, seu estado de conservação e principalmente suas características
construtivas.
Algumas Instituições de Ensino, objetos deste trabalho, haviam
passado por processo de reforma e outras ainda receberiam recursos para tal
e, portanto, podem variar os dados aqui apresentados da realidade atual. A
relevância deste fato é que o nível de eficiência energética da envoltória de
uma edificação pode passar por processos de mutação periódica. Portanto,
quando se têm dados para atuação de profissionais, engenheiros, arquitetos,
gestores públicos, dentro do escopo de reformas e adequações, o nível de
eficiência, quando bom pode ser melhorado ou mantido. Se estes níveis
estiverem aquém, dos anseios e necessidades da comunidade, a aplicação de
recursos em pontos específicos poderá melhorá-lo, sendo de suma
importância para a edificação e seus usuários.
Quanto às características construtivas, escolas que têm coberturas
em fibro-cimento sem tratamento ou ainda cobertura em telhas metálicas sem
forro obtiveram níveis baixos de eficiência energética da envoltória o que
demonstra que, este nível poderá ser melhorado com reformas e adaptações.
Ginásios de esportes fizeram com que os níveis de três escolas fossem
menores se analisados os prédios principais, isto também comprova que as
coberturas destas quadras de esportes, invariavelmente, não atendem aos
requisitos para um bom nível de eficiência energética.
Quanto à absortância foi observado que construções em blocos
cerâmicos aparentes, têm valores altos e consequentemente sua absortância
média proporcionou baixos níveis de eficiência energética da envoltória. A
aplicação de tintas com cores claras sobre tais blocos diminuiria esta
absortância, fazendo com que a mesma chegasse a patamares aceitáveis
115
†sma
pelo RTQ-C e consequentemente a escola pudesse ser contemplada com
níveis mais elevados.
Após a aplicação do Regulamento Técnico da Qualidade para
Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C)
as escolas receberam níveis de eficiência energética da envoltória. Das vinte
e três escolas estudadas, 30,4% obtiveram nível “A”, 39,2 % obtiveram nível
“C” e outros 30,4% obtiveram nível “E”. Esta divisão das escolas em níveis
possibilitou as análises de sistemas construtivos, transmitância e absortância.
Conclui-se que os aumentos no consumo de energia elétrica foram
normais, mesmo com alguns picos, que são justificados com atividades extras
dentro das escolas, reformas e ampliações. O consumo de energia elétrica
para dois anos de referência, 2007 e 2008, aumenta do primeiro para o
segundo ano pela instalação de equipamentos de laboratórios e
computadores nas escolas, por parte do governo estadual do Paraná. Este
aumento da carga instalada é um dos motivos para se trabalhar a eficiência
energética dentro dos estabelecimentos de ensino. Somente uma escola teve
diminuição, de cerca de 1% do consumo de energia elétrica na relação com
demais escolas no período estudado. Quanto ao aumento uma escola chama
a atenção com uma variação da ordem de 340% no aumento do consumo de
energia elétrica. Este fato se deve além da instalação de novos equipamentos,
pela construção de uma quadra e a instalação de refletores nesta escola.
Quanto ao consumo de água nas escolas de Apucarana e
Arapongas, picos e consumos fora da média das escolas em estudo foram
analisados e a conclusão a que se chega é que um trabalho de
conscientização está sendo feito. A maioria das escolas tem consumos de
água similares ou ainda apresentam reduções entre 2007 e 2008, mesmo
havendo aumento de instalações.
Escolas que tiveram consumo de água da ordem de 3600m³
baixaram para 1800m³ em 2008, alegando controle de gastos e alteração de
partes hidráulicas da edificação com reformas. Os consumos de água em
litros por aluno por ano, apresentaram valores que chamaram a atenção,
exigindo uma investigação mais apurada, concluindo que vazamentos em
áreas de banheiros eram os responsáveis pelos aumentos destes consumos
de água, fora das médias das demais escolas. Outra observação é que
116
†sma
grandes áreas, com limpeza de piso, provocaram elevação dos consumos
quando utilizado água para tal tarefa.
Quanto à correlação pode-se observar para as escolas do município
de Apucarana, bem como do município de Arapongas é fraca. Existe uma
dispersão dos resultados de nível de eficiência energética da envoltória,
principalmente nos níveis 1 e 5 (“A” e “E”) e seus respectivos consumos.
Portanto, demonstra-se que não há praticamente correlação entre o nível de
eficiência energética da envoltória e o consumo de energia elétrica em
kWh/m². Observa-se que os dados são bem dispersos em todos os níveis
considerados (“A”, “C” e “E”).
Quanto à verificação do nível de eficiência energética da envoltória
aos consumos de água em m³/m², este demonstra pouca ou quase nenhuma
correlação para as escolas de Apucarana e Arapongas. Pode-se observar que
os níveis 1 e 5 estão bem distantes da reta de regressão.
O nível de eficiência energética da envoltória quando correlacionado
com o consumo de água por pessoa em litros/aluno observa-se que, para as
escolas de Apucarana, a correlação é baixa. Os consumos para as escolas do
nível 1 (“E”) estão bem dispersos o que provoca um diminuição da correlação.
Para as escolas de Arapongas a situação não é diferente sendo que a
correlação do nível de eficiência energética da envoltória e o consumo de
água em litros/pessoa podem ser descartados.
Considerando que em todos os gráficos os valores de R² ficam
baixos, pode-se verificar que existe pouca ou nenhuma correlação entre o
nível de eficiência energética da envoltória e os consumos de energia elétrica
e de água nas instituições de ensino estudadas. Existe, porém uma tendência
maior da correlação do consumo de energia elétrica com o nível de eficiência
energética da envoltória do que os consumos de água.
Pode-se concluir que ambientes de climatização natural não se aplica
diretamente a relação desempenho térmico da envoltória versus consumo de
energia visto a energia elétrica não ter vínculo direto com a envoltória das
edificações estudadas nesta pesquisa. Somente tem vínculo com a iluminação
e equipamentos, não considerados na forma prescritiva de análise da
envoltória, adotada nesse trabalho.
117
†sma
5.1 LIMITAÇÕES E DIFICULDADES DO TRABALHO
Como o trabalho foi desenvolvido a partir das determinações e
exigências do Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência Energética
de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos - RTQ-C (BRASIL, 2009), e
considerando que o mesmo não é de fácil entendimento, alguns resultados
podem ser imprecisos.
Outra limitação consiste na pouca quantidade de trabalhos, que
tratem da análise de eficiência energética com dados levantados
in loco o que
dificultou o início dos trabalhos, levando até ao descarte de parte dos dados e
necessidade de retorno para complementações de outros.
Outra limitação é a respeito dos projetos de edificações mais antigas
não estarem atualizados, na maioria das vezes. Isto demanda um bom tempo
de análise e complementações de informações.
5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Com base nos resultados aqui apresentados, sugerem-se os
seguintes trabalhos que poderão ser desenvolvidos:
Realizar trabalhos quanto às variáveis necessárias para
etiquetagem das edificações com análise de pós-ocupação;
Realizar estudos referentes aos consumos de energia elétrica
e água com hábitos de usuários, números de estudantes,
período de utilização da edificação, idade dos usuários,
atividades desenvolvidas, entre outros;
Estudos de referências quanto ao período de insolação e
controle de iluminação dos ambientes com referência ao tipo
de trabalho desenvolvido;
Estudos de sombreamentos por edificações vizinhas, áreas
verdes ou outras formas de anteparos naturais e de entorno,
118
†sma
que na observação deste trabalho teriam impacto positivo nas
fachadas oeste, não acatada pelo RTQ-C (BRASIL, 2009).
Aprofundamento da correlação entre nível de eficiência
energética, não só da envoltória, e os consumos de energia
elétrica, água, gás, e principalmente conforto do usuário.
Correlação entre o nível de eficiência energética da envoltória
e o consumo de água e energia elétrica em edificações de
instituições de ensino condicionadas artificialmente.
119
†sma
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uso de suas atribuições, conferidas no § 3º do artigo 4º da Lei n.º 5.966, de 11
de dezembro de 1973, no inciso I do artigo 3º da Lei n.º 9.933, de 20 de
dezembro de 1999, e no inciso V do artigo 18 da Estrutura Regimental da
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maio 2009.
126
†sma
ANEXOS
127
†sma
ANEXO A
Escolas de Apucarana
128
†sma
FIGURA A 01a – CET ALBERTO SANTOS DUMONT
129
†sma
FIGURA A 01b – CET ALBERTO SANTOS DUMONT
130
†sma
FIGURA A 02 – CET CARLOS MASSARETO
131
†sma
FIGURA A 03 – CEEBJA PROF. LINDA E.A. MIYADI
132
†sma
FIGURA A 04a – CET IZIDORO LUIZ CERÁVOLO – PAVIMENTO TÉRREO
133
†sma
FIGURA A 04b – CET IZIDORO LUIZ CERÁVOLO – 1º PAVIMENTO
134
†sma
FIGURA A 05 – CET FRANCISCO ANTONIO DE SOUZA
135
†sma
FIGURA A 06 – CET HEITOR CAVALCANTI DE ALENCAR FURTADO
136
†sma
FIGURA A 07 – CET JOSÉ DE ANCHIETA
137
†sma
FIGURA A 08 – CET LUIZ JOSÉ DOS SANTOS
138
†sma
FIGURA A 09 – CET OSMAR GUARACY FREIRE
139
†sma
FIGURA A 10 – CET POLIVALENTE
140
†sma
FIGURA A 11 – CET SÃO BARTOLOMEU
141
†sma
ANEXO B
Escolas de Arapongas
142
†sma
FIGURA B 01a – CET MARQUÊS DE CARAVELAS
143
†sma
FIGURA B 01b – CET MARQUÊS DE CARAVELAS
144
†sma
FIGURA B 02 – CET EMILIO DE MENEZES
145
†sma
FIGURA B 03 – CET FRANCISCO FERREIRA BASTOS
146
†sma
FIGURA B 04 – CET ANTONIO GARCEZ NOVAES
147
†sma
FIGURA B 05 – CET FREI GRACIANO DROESSLER
148
†sma
FIGURA B 06 – CET IVANILDE DE NORONHA
149
†sma
FIGURA B 07 – CET JULIA WANDERLEY
150
†sma
FIGURA B 08 – CET JULIO JUNQUEIRA
151
†sma
FIGURA B 09 – CET NADIR MENDES MONTANHA
152
†sma
FIGURA B 10 – ANTONIO RACANELLO SAMPAIO
153
†sma
FIGURA B 11 – CET UNIDADE POLO
154
†sma
FIGURA B 12 – CET WALFREDO SIQUEIRA CORREA
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