Comportamento humano na simulação do desempenho da edificação

Fonte: Adaptado de Kim et al. (2017)

2.4.1 Comportamento humano na simulação do desempenho da edificação A simulação do desempenho de uma edificação tornou-se um aceito método de avaliação durante o processo projetual e tende a se tornar inevitável, quando considerados a crescente complexidade das construções e os requisitos mais elevados da sustentabilidade

(HOES et al., 2008). No entanto, devido à incerteza significativa das entradas de modelos de

construção, por vezes, os resultados divergem do consumo real de um edifício em uso e em operação (YAN et al., 2015), em razão da diferença entre o consumo de energia previsto e o real.

A Agência Internacional de Energia (International Energy Agency- IEA) identificou o

clima, a envoltória dos edifícios, as instalações prediais, o design do ambiente interno, a

operação e manutenção da edificação, e o comportamento dos usuários como fatores

condutores do uso de energia em edifícios. Dentre esses aspectos, é de comum entendimento que já existe um significante progresso nos itens elencados, exceto o comportamento dos usuários (YAN et al., 2015).

Hoes et al. (2008) reforçam que, além das características da utilização espacial e operacional, o uso da energia pelos edifícios está diretamente relacionado ao comportamento de seus ocupantes – fator que tem sido reconhecido como um dos principais fatores que

38 contribuem para a incerteza do desempenho de uma edificação e na imprecisão de predição do consumo energético (HALDI e ROBISON, 2011; HOES et al., 2008; O’BRIEN e GUNAY, 2014; YAN et al., 2015; KIM et al., 2017), evidenciando a importância do “fator humano” nas

simulações de desempenho dos edifícios. Para Degelman (1999, apud HOES et al., 2008), no

desempenho energético, o comportamento do usuário tem uma influência até maior do que o processo térmico relacionado às envoltórias do edifício.

De acordo com Hoes et al. (2008), vários parâmetros de entrada em um modelo de simulação podem introduzir incertezas. Na construção de edifícios de escritórios típicos (ou padrão), o ganho do calor interno – que tem uma relação direta com o comportamento dos usuários – foi considerado um importante e sensível parâmetro de entrada quando utilizado na simulação para verificação do uso de energia. Portanto, é assumido que o comportamento do usuário é um dos parâmetros de entrada mais importantes que influenciam os resultados das simulações de desempenho de construção e os pressupostos não confiáveis sobre o

comportamento do usuário podem ter grandes implicações para tais avaliações. Degelman

(1999, apud HOES et al., 2008) afirma que a simulação de construção é capaz de realizar previsões precisas se o uso de um edifício for previsível e rotineiro – o que geralmente ocorrerá em edifícios onde a influência do usuário é minimizada ou não é possível. No entanto, para HOES et al (2008), esse não é o tipo de conceito atualmente adotado nas edificações e suas relações com os usuários.

A presença e interação dos ocupantes com os componentes de uma edificação afetam significantemente a energia consumida prevista por meio de simulação energética, mesmo com a precisa definição das condições climáticas externas, a envoltória do edifício e suas instalações prediais. Clevenger e Haymaker (2006) encontraram diferenças que chegaram a 150% (ou mais) entre consumo predito e consumo medido, quando os padrões comportamentais dos ocupantes são considerados, sejam os padrões comportamentais típicos, minimizados ou maximizados. Ao estudar a influência do comportamento humano em sistemas de aquecimento na Alemanha, Santin et al. (2009) concluíram que a maneira como os usuários utilizam o sistema provoca diferenças significativas no consumo energético.

Para demonstrar esta diferença, Tuner et al. (2008, apud YAN et al., 2015) compararam o consumo de energia elétrica (em kWh/m²) previsto em simulação realizada durante a etapa de projeto e a energia consumida da edificação em uso e operação de 62 novas construções que obtiveram a certificação ambiental LEED. Em alguns casos os modelos com o consumo energético simulado corresponderam ao desempenho real do edifício (diagonal tracejada), no entanto, foi constatado um erro médio de 18% entre o medido e o

previsto na maioria deles [Figura 13].

Na China, para ilustrar a magnitude da imprecisão relacionada ao comportamento

do usuário no desempenho das edificações, Li et al. (2014 apud YAN et al., 2015) investigaram

o consumo energético proveniente do uso de ar-condicionado em 25 unidades residenciais situadas no mesmo edifício, com as mesmas características da envoltória, durante período de

39 verão. A discrepância do consumo energético foi identificada pelo modo de uso e operação de sistemas de climatização: apartamentos cujos moradores mantinham o ar-condicionado acionado em ambientes maiores ou períodos mais longos consumiam mais energia do que aqueles que mantinham o sistema acionado por períodos mais curtos ou em ambientes menores; evidenciando que o ocupante exerceu mais influência sobre o consumo energético

do que o projeto dos apartamentos e suas características físicas [Figura 14].

Figura 13 - Comparação do consumo energético real e simulado em 62

edifícios.

Figura 14 - Comparação do consumo energético em unidades habitacionais em Beijing - China.

Fonte: Yan et al. (2015). Adaptado pela autora.

Fonte: Yan et al. (2015). Adaptado pela autora.

Hoes et al. (2009) acreditam que os projetos dos edifícios modernos deverão considerar o fato de que as adaptações do usuário são um pré-requisito para o correto funcionamento do corpo humano. Este entendimento, juntamente com a premissa de se construir edifícios sustentáveis, deve resultar, mais adiante, em uma mudança das construções que operam exclusivamente com ambientes internos climatizados para edifícios que operam principalmente com sistemas passivos, pelo menos em condições climáticas adequadas. Este tipo de mudança também deve afetar ainda mais o papel do usuário de um edifício, tornando-se mais ativo e, portanto, aumentando sua influência do funcionamento e detornando-sempenho no prédio (WILSON et al., 2006, apud HOES et al., 2009). Rijal et al. (2007, apud HOES et al., 2009) acreditam que o uso de modelos comportamentais de ocupantes com maiores resoluções e complexidade irão melhorar a compreensão da relação entre o edifício, usuários e o desempenho da edificação, o que mais adiante resultará na melhoria do processo projetual.

Diversos pesquisadores já começaram a desenvolver modelos baseados em estudos de campo e experimentos, para melhor representar o comportamento dos usuários na simulação do desempenho de edifícios. Dentre aspectos considerados, há aqueles relacionados às variáveis ambientais e à presença do ocupante: o controle de iluminação, cortinas, abertura de janelas, ajuste das camadas de roupas. Embora tenha ocorrido aumento de pesquisas quanto a esta temática nas últimas quatro décadas, e particularmente nos últimos

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anos, Yan et al. (2015) afirmam que ainda existem muitas lacunas no conhecimento e limitações

das metodologias atuais, persistindo a falta de métodos científicos e confiabilidade para

sistematizar o comportamento dos ocupantes no desempenho energético dos edifícios. Os pesquisadores apontam para a necessidade de maior rigor nas metodologias experimentais; relatório detalhado dos métodos e resultados, e desenvolvimento de meios eficientes para implementar modelos de comportamento de ocupantes e integrá-los na construção de programas de modelagem de energia.

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[3] o edifício, objeto do estudo

Embora os aspectos investigados da pesquisa permeiem a escala mais próxima à dimensão do usuário, inserido em um ambiente interno muito bem definido e delimitado espacialmente, sabe-se que aspectos relacionados à escala do edifício e do entorno imediato são capazes de interferir no ambiente interno e influenciar a percepção deste ocupante quanto à qualidade do ambiente que ocupa. Nesse entendimento, o capítulo aborda diversos contextos no qual o objeto de estudo se insere, desde o clima, aspectos de sua inserção urbana, panorama histórico, até características da reforma ao qual foi submetido e que implicam nas atuais condições do ambiente interno – especificamente o térmico.