Entre espaços e temperaturas: metodologia para análise de conforto e desempenho termo energético de edificações residenciais considerando o entorno urbano no programa computacional EnergyPlus
Carregando...
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Monografia de especialização
Título alternativo
Between spaces and temperatures: methodology for analyzing comfort and thermal-energy performance of residential buildings considering the urban environment in the EnergyPlus software
Primeiro orientador
Membros da banca
Eleonora Sad de Assis
Ingrid Stephanie de Morais
Ingrid Stephanie de Morais
Resumo
O crescimento acelerado das cidades e os efeitos das mudanças climáticas têm acentuado o desconforto térmico em ambientes urbanos, sobretudo nas regiões densamente construídas. Nesse contexto, esta pesquisa propôs uma metodologia para avaliar o conforto térmico e o desempenho termoenergético de edificações residenciais em cenários urbanos da cidade de Belo Horizonte – MG, explorando o potencial do software EnergyPlus (versão 24.1.0). O problema central abordado foi a limitação de simulações tradicionais, que frequentemente negligenciam os efeitos do entorno urbano — especialmente as trocas de radiação de onda longa entre superfícies —, conduzindo a resultados imprecisos sobre carga térmica e consumo energético. Como caso de estudo, foi modelado um edifício multifamiliar em região adensada na cidade de Belo Horizonte - MG. A proposta metodológica consistiu na inserção conjunta de zonas térmicas das edificações vizinhas, elementos de sombreamento tridimensionais e cálculo do fator de forma, todos integrados diretamente no ambiente do EnergyPlus, com apoio apenas do SketchUp e OpenStudio. A pesquisa demonstrou que, embora tradicionalmente conhecido por considerar apenas a radiação solar de onda curta, o EnergyPlus também é capaz de computar os efeitos da radiação de onda longa quando adequadamente configurado, por meio de objetos como SurfaceProperty:SurroundingSurfaces e LocalEnvironment. As simulações realizadas evidenciaram que a modelagem detalhada do entorno urbano impacta significativamente tanto as condições de conforto térmico quanto as cargas energéticas nas edificações. A metodologia adotada, portanto, não apenas amplia o potencial analítico do software, como também oferece subsídios técnicos relevantes para o aprimoramento de projetos arquitetônicos, o enfrentamento das ilhas de calor e a formulação de políticas públicas voltadas à sustentabilidade urbana frente às mudanças climáticas.
Abstract
The rapid growth of cities and the effects of climate change have intensified thermal discomfort in urban environments, particularly in densely built areas. In this context, this research proposed a methodology to evaluate thermal comfort and the thermoenergetic performance of residential buildings in urban scenarios of Belo Horizonte, Brazil, by exploring the capabilities of EnergyPlus software (version 24.1.0). The central issue addressed was the limitation of conventional simulations, which often overlook the influence of the urban surroundings—especially longwave radiation exchanges between surfaces—leading to inaccurate assessments of thermal loads and energy consumption. As a case study, a multifamily building located in a densely populated area of Belo Horizonte was modeled. The proposed methodology involved the integrated insertion of thermal zones representing neighboring buildings, three-dimensional shading elements, and sky view factor calculations, all directly implemented within the EnergyPlus environment, with support only from SketchUp and OpenStudio. The research demonstrated that, although traditionally known for simulating shortwave solar radiation, EnergyPlus is also capable of computing longwave radiation effects when properly configured through objects such as SurfaceProperty:SurroundingSurfaces and LocalEnvironment. The simulations showed that detailed modeling of the urban context significantly affects both indoor thermal comfort conditions and building energy loads. When accurately representing the surroundings, EnergyPlus proved to be effective in simulating complex thermal exchanges—including longwave radiation—making it a robust tool for dense urban environments. Therefore, the adopted methodology not only expands the software’s analytical potential but also provides relevant technical support for improving architectural design, addressing urban heat island effects, and informing public policies aimed at urban sustainability and climate change mitigation.
Assunto
Arquitetura e clima, Climatologia urbana, Programas de computador, Conforto térmico
Palavras-chave
Conforto térmico, Desempenho termoenergético, Entorno urbano, EnergyPlus