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O processo de projeto pode ser auxiliado pelo uso de programas computacionais de simulação, para os quais é necessária a escolha adequada dos parâmetros utilizados como dados de entrada e o entendimento dos resultados de saída obtidos pela simulação, além da compreensão geral do modelo de simulação utilizado.

O aplicativo DesignBuilder 1.2 fornece dados de consumo de energia, conforto interno e sistemas de ar condicionado de vários tamanhos e potências. Os dados de saída são baseados numa detalhada simulação, de etapas sub-horárias, usando o Programa EnergyPlus como base.

O EnergyPlus foi elaborado a partir da fusão dos códigos do BLAST e

da edificação, seus componentes construtivos, cargas elétricas instaladas, sistemas de condicionamento de ar e padrões de uso, o programa estima o consumo de energia considerando as trocas térmicas da edificação com o exterior. Para isso, deve-se utilizar um arquivo climático da região, com dados horários de temperatura, umidade relativa, ventos e radiação solar. O EnergyPlus permite que o usuário solicite diversos relatórios, com dados estimados durante o processo de simulação, incluindo temperatura interna de cada zona térmica, consumo de energia por uso final e carga térmica retirada ou adicionada pelo sistema de condicionamento de ar (SCARDUELLI, WESTPHAL e LAMBERTS, 2005).

A integração entre as cargas térmicas, os sistemas de climatização e os equipamentos utilizados é outro ponto forte do EnergyPlus. Os impactos pelo tipo de sistema e equipamentos escolhidos são considerados diretamente na resposta térmica do edifício, ao invés de se calcular a carga térmica primeiro, para depois simular o tipo de sistema e os equipamentos. Isto permite ao projetista analisar a influência sobre o conforto térmico quando se sub-dimensiona um componente do sistema, por exemplo.

O EnergyPlus é um programa onde suas linhas de programação podem ser facilmente apresentadas e modificadas. Dessa forma, espera-se que a exatidão e o número de probabilidades de utilização do mesmo possam ser aperfeiçoadas. A possibilidade de mudança do código fonte é também um fator importante para a sobrevivência do programa frente aos avanços tecnológicos. Para manter o código fonte e os algoritmos, o mais separadamente possível, e de forma mais modular, a equipe de programadores muito se empenhou, a fim de minimizar a necessidade de um conhecimento amplo que um usuário deveria ter para adicionar novos modelos (WESTPHAL e LAMBERTS, 2005).

Após a realização da simulação, o programa produz até 23 arquivos de saída, sendo alguns listados no decorrer deste trabalho. A interpretação desses arquivos não é simples; eles precisam passar por uma análise ou serem rearranjados por um outro programa de interface mais amigável, para que os resultados da

simulação tenham algum sentido. Um exemplo de um programa para visualizar dados de entrada é o DesignBuilder, que é utilizado neste trabalho.

Existem cinco módulos de gerenciadores que organizam todo o funcionamento do EnergyPlus: o gerenciador da simulação (GS), gerenciador da solução integrada (GSI), gerenciador do balanço de calor de superfície (GBCS), gerenciador do balanço de calor do ar (GBCA) e gerenciador da simulação dos sistemas do edifício (GSSE), sendo que o gerenciador da simulação do EnergyPlus está contido em um único módulo separado de todos os outros. O gerenciador da solução integrada comanda os outros três gerenciadores (Figura 21).

Figura 21: Fluxograma dos Gerenciadores que organizam o funcionamento do DesignBuilder 1.2.

A organização em módulos permite que diferentes pesquisadores e programadores possam desenvolver seus blocos e sub-rotinas simultaneamente, sem interferir em outros módulos, que estão desenvolvidos e com uma necessidade limitada de conhecimento de toda a estrutura do programa.

Entretanto, devido às transferências de calor entre as superfícies das zonas e as misturas de ar das mesmas, que ainda ocorrem, os novos campos de temperaturas devem ser computados ao mesmo tempo da simulação e ao mesmo tempo dos incrementos de todas as Zonas, ainda que as condições de uma Zona

método é chamado “Predictor Corrector Method”, que tem se mostrado satisfatório para condições de limites restritas. Porém, como o EnergyPlus é um aplicativo de simulação, ao desenvolvê-lo não se preocuparam com a interface, sendo que seus dados de entrada e saída são simplesmente textos em ASCII. Além disso o EnergyPlus aceita qualquer valor para os dados de entrada, exceto para alguns parâmetros que têm limites de máximo e mínimo, e não faz nenhuma análise crítica sobre os resultados obtidos. Por isso engenheiros e arquitetos sempre deverão ser cuidadosos ao fornecerem dados de entrada, e ao analisarem dados de saída, para utilizarem essa ferramenta.

Rauber et al (2005) afirmam que os resultados analisados podem demonstrar diferenças significativas no comportamento de programas de simulação térmica, independentemente dos dados climáticos utilizados na simulação. Em sua pesquisa, resultados oferecidos por quatro softwares de simulação térmica, utilizando o mesmo arquivo climático TRY, se apresentaram discrepantes, não havendo nenhum consenso entre eles, impossibilitando assim a escolha de algum aplicativo com o modelo de comportamento real da edificação.

O Energy Plus gera com os dados de entrada fornecidos um arquivo com extensão “idf” (Input Data Files – Arquivo de Dados de Entrada), que possui, entre outros, os dados de geometria, que são os de interesse desta pesquisa. O programa gera automaticamente comentários e divide as informações em blocos, sendo que apenas alguns desses blocos reúnem informações relativas à geometria da construção. Nestes blocos estão presentes características físicas do material da superfície, e algumas situações às quais a mesma está sujeita, mas que não são relevantes no processo projetual.

Os dados para a simulação são inseridos através de arquivos de dados climáticos, de extensão “.epw” (energy plus weather file). Em relação aos arquivos de saída de dados tem-se: o arquivo de desenho (.dxf); o arquivo de erros (.err), que lista os tipos de erros ocorridos no programa facilitando sua correção, o arquivo de variáveis de saída (.rdd), que lista todas as variáveis de saída para a simulação; o

arquivo de parâmetros (.eio) , que especifica os parâmetros da simulação e lista os resultados dos cálculos das funções de transferência por condução (CFTs); e o arquivo de resultados da simulação (.eso). Vale salientar que os dois últimos arquivos foram criados no formato (.csv) e podem ser lidos como texto ou na planilha eletrônica do Microsoft Excel. O fato do arquivo (.eso) ser compatível com o Microsoft Excel viabiliza a plotagem de gráficos com os resultados, facilitando a apresentação das definições.