Segundo Carlo (2008), o desempenho térmico de uma edificação está diretamente relacionado às condicionantes externas do clima, como temperatura do ar, umidade e radiação. A representação do fenômeno em modelos matemáticos exige então o registro destes dados, razão pela qual os programas computacionais que simulam o desempenho térmico de edificações necessitam dos dados climáticos. Quanto mais refinado for o programa que realizará o complexo processo de simulação (exemplo DOE-2.1E ou EnergyPlus), mais detalhado deverá ser o arquivo climático. Este arquivo além de conter todos os dados meteorológicos necessários para possibilitar a simulação, deverá também, apresenta-los em intervalos horários ao longo do ano. Um ano completo com as quatro estações representadas é composto por 8760 horas.
Segundo a ASHRAE (1993), existem duas fontes de ano climático desenvolvidas para cálculos de energia utilizados nos Estados Unidos: o TRY (Test Reference Year), que foi desenvolvido pelo National Climatic Center e o TMY (Typical Meteorological Year), que foi preparado pelo Sandia Laboratories.
Para o Brasil o Laboratório de Eficiência Energética em Edificações (LabEEE) disponibiliza (de maneira gratuita) em sua página eletrônica dados que foram medidos em
aeroportos em 14 capitais brasileiras (GOULART, 1997). Estes arquivos climáticos estão disponíveis em quatro tipos de formato: CSV, SWERA, BIN e TRY.
Os arquivos CSV (Comma Separated Values) são compostos de dados obtidos de arquivos TRY e são utilizados para exportar dados do Excel e de outros programas. Os arquivos SWERA (Solar and Wind Energy Resource Assessment), são utilizados para estudos de análise de simulação energética. Os arquivos no formato BIN referem-se o processo “bin”, onde dados meteorológicos são classificados em grupos (bins) e também são utilizados para estudos de simulação energética onde cada grupo contém um número de horas médias de ocorrência durante um mês ou ano, para um conjunto de condições meteorológicas.
Este trabalho utilizou arquivos climáticos disponíveis no formato TRY, pois além de serem propostos pela ASHRAE para estudos de simulação energética (conforme mencionado anteriormente), apresentam dados tratados de maneira técnica e metodológica.
Stamper (1977) descreve o procedimento utilizado para determinar o chamado Test
Reference Year (TRY). O procedimento utilizado para selecionar o ano climático para um local
específico é baseado na eliminação de anos de dados, os quais contêm temperaturas médias mensais extremas (altas ou baixas), até permanecer um ano, somente. Para isto, os meses são classificados em ordem de importância para cálculo de energia, analisando-se os valores médios mensais de temperatura do ar, anotando-se o mês mais quente e o mês mais frio, o segundo mês mais quente e o segundo mês mais frio e assim por diante, conforme aparecem as maiores e as menores temperaturas médias mensais, respectivamente. Após fecharem os doze meses, repete- se a sequência dos meses, porém invertendo se o sentido de análise, ou seja, onde é quente passa a ser frio e vice-versa. Com isso, os anos que apresentarem temperaturas médias mensais extremas (mais altas ou mais baixas) poderão ser eliminados de acordo com o procedimento. As temperaturas médias mensais, para cada ano do período de registros disponível, são calculadas e examinadas de acordo com a sequência listada. O ano com o mês mais quente é anotado. Depois, o ano que contém o mês mais frio. O processo continua anotando-se os anos nos quais ocorrem os extremos. Após isso, esses anos são eliminados e o procedimento é repetido até restar somente um. Este ano é designado então como Ano Climático de Referência ou Test Reference Year (TRY).
A Figura 3.1 apresenta a disponibilidade dos arquivos climáticos nos formatos TRY, SWERA, CSV e BIN disponíveis na página eletrônica do LabEEE, para 14 capitais brasileiras.
Capital UF TRY SWERA CSV BIN Estado Região
Maceió AL ---- Alagoas Nordeste
Macapá AP ---- ---- ---- ---- Amapá Norte
Manaus AM ---- ---- ---- Amazonas Norte
Salvador BA Bahia Nordeste
Fortaleza CE Ceará Nordeste
Brasília DF Distrito Federal Centro-Oeste
Vitória ES ---- Espírito Santo Sudeste
Goiânia GO ---- ---- ---- ---- Goiás Centro-Oeste
São Luís MA ---- Maranhão Nordeste
Cuiabá MT ---- ---- ---- Mato Grosso Centro-Oeste
Campo Grande MS ---- ---- ---- Mato Grosso do Sul Centro-Oeste
Belo Horizonte MG ---- ---- Minas Gerais Sudeste
Belém PA Pará Norte
João Pessoa PB ---- ---- ---- ---- Paraíba Nordeste
Curitiba PR Paraná Sul
Recife PE Pernambuco Nordeste
Teresina PI ---- ---- ---- ---- Piauí Nordeste
Rio de Janeiro RJ Rio de Janeiro Sudeste
Natal RN ---- Rio Grande do Norte Nordeste
Porto Alegre RS ---- Rio Grande do Sul Sul
Porto Velho RO ---- ---- ---- Rondônia Norte
Boa Vista RR ---- ---- ---- ---- Roraima Norte
Florianópolis SC Santa Catarina Sul
São Paulo SP São Paulo Sudeste
Aracaju SE ---- ---- ---- ---- Sergipe Nordeste
Palmas TO ---- ---- ---- ---- Tocantins Norte
Arquivo TRY disponível
Arquivo SWERA disponível
Arquivo CSV disponível
Arquivo BIN disponível
Figura 3.1 - Relação dos arquivos climáticos disponíveis por capitais do território nacional Fonte: LabEEE (www.labeee.ufsc.br)
O arquivo climático TRY, então determinado por este processo, consiste em uma base de dados meteorológicos horários disponibilizados em formato padronizado, adequados para simulações computacionais que analisam o desempenho energético em edificações.
O devido conhecimento das condições climáticas externas é importante, pois estas representam os requisitos básicos para o projeto de sistemas condicionadores de ar, podendo resultar na principal influência no consumo de energia e para simulações energéticas mais detalhadas em edificações.
Como o objetivo de auxiliar a rápida visualização dentro do território brasileiro, a Figura 3.2 apresenta as localidades onde os arquivos climáticos TRY estão disponíveis.
Figura 3.2 - Localização dos arquivos climáticos TRY disponíveis por capitais no mapa do território nacional
Fonte: LabEEE (www.labeee.ufsc.br)
O LabEEE (Laboratório de Eficiência Energética em Edificações) também disponibiliza os arquivos TRY em formatos “epw”. Arquivos epw ou EnergyPlus Weather, contém todos os dados meteorológicos necessários para a simulação termoenergética das 8760 horas de um ano através do programa EnergyPlus e por isso, foram utilizados nesse trabalho.
A seguir, serão apresentados os próximos fatores e características determinantes para a escolha das localidades (municípios) a serem estudadas.