No início da década de 1990, programas de simulação horária como o DOE-2.1E e o ESP-r foram trazidos para o Brasil e as pesquisas em simulação foram direcionadas ao estudo de
desempenho térmico e energético de edificações. Porém, a falta de arquivos climáticos compilados para esses programas dificultava a simulação de edificações no país. O desenvolvimento de ferramentas nacionais é pouco expressivo, podendo-se citar algumas ferramentas como:
O UMIDUS, que permite a simulação da transferência de calor e umidade em estruturas porosas de edificações, e o SPTE, utilizado para estimar o desempenho térmico de componentes construtivos através de funções de transferência (MENDES, 2005).
O programa ARQUITROP, da Universidade Federal de São Carlos - UFSCar, desenvolvido na década de 1980, foi amplamente utilizado por arquitetos e estudantes de arquitetura, para analisar a influência de alternativas de projeto no consumo de energia elétrica em edificações, através do método das funções de transferência. Esse programa que permite a simulação do desempenho térmico de um ambiente monozona através do método da admitância. Fornece a variação da temperatura interior ao longo de um dia (o usuário pode escolher o dia e o mês) e os ganhos de calor totais devido aos vários componentes na data escolhida. Possui um banco de dados climáticos de cidades brasileiras e um banco de materiais e componentes construtivos. Sua interface encontra-se em MS-DOS, o que dificulta o seu uso (NICOLAU; CHVATAL, 2010).
O Grupo de Estudos em Conforto Ambiental (GECA), da Universidade Federal de Alagoas -UFAL, tem utilizado ferramentas de simulação para a análise da contribuição de luz natural em edificações, com o programa LUMENMICRO (MENDES, 2005), e simulação da ventilação natural em edificações, através de CFD, usando o programa PHOENICS (PEIXOTO; BITTENCOURT, 2003).
1.4.2.1 DOMUS PROCEL EDIFICA
O DOMUS é um programa de Simulação Higrotérmica e Energética de Edificações, desenvolvido pelo Laboratório de Sistemas Térmicos da Pontifícia Universidade Católica do Paraná - PUC-PR e a Eletrobras, no âmbito do PROCEL EDIFICA. Desenvolvido a partir de 1998, é um programa concebido para simular edificações compostas de múltiplos ambientes, modelando a transferência combinada de calor e de umidade em elementos porosos, de forma a permitir análises de desempenho higrotérmico de elementos construtivos quando estão sujeitos a qualquer tipo de condição climática. Nele, são levados em conta os fenômenos de difusão e capilaridade, ou seja, a transferência de umidade nos estados líquido e gasoso através de paredes, telhados e outros componentes pode ser considerada. O modelo prevê perfis de umidade e temperatura em qualquer elemento poroso da edificação, calculando fluxos de massa de água e de calor sensível e latente para qualquer intervalo de tempo de simulação, graças ao seu algoritmo robusto para solução simultânea das equações principais. O programa foi construído em uma linguagem orientada a objetos, para ser um programa de fácil uso, capaz de permitir a fácil simulação de edificações tipicamente brasileiras. Com interface de fácil uso, possibilita que projetistas de sistemas de climatização determinem os ganhos térmicos de forma muito mais rápida e precisa, evitando o
superdimensionamento de um equipamento. Permite também aos profissionais da área de energia avaliar, de forma simples, alternativas de climatização passiva, reduzindo desperdícios.
O programa incorpora características do programa UMIDUS, aumentando seus potenciais de simulação higrotérmica. Umas das características especiais deste programa é sua aplicação didática com interface amigável. O programa também permite a caracterização dos protótipos quanto aos seus componentes construtivos, às cargas de iluminação e de ar condicionado e a seus padrões de uso, seus equipamentos, à quantidade de usuários e suas rotinas de uso. Para isso, devem-se configurar os parâmetros de simulação, com o arquivo climático estabelecido pelo DOMUS, na extensão DWF (Domus Weather File), e os intervalos de simulação necessários. Esses arquivos são gerados com um conversor de arquivos, o Weather Converter, que converte arquivos no formato TMY, TMY2, TRY e EPW. para DWF. Segundo OLIVEIRA; VELOSO (2012), o usuário pode solicitar relatórios de saída em forma de gráficos e de estatísticas mensais e anuais para cada zona de conforto térmico como: temperatura interna, umidade relativa, Voto Médio Previsto (Predicted Mean Vote - PMV) e Porcentagem de Pessoas Insatisfeitas (Predicted
Percentage of Dissatisfied - PPD), sensação térmica de acordo com a ASHRAE, percepção da
qualidade do ar e de conforto nos ambientes naturalmente ventilados. Além disso, fornece dados de energia (ganhos térmicos e demanda de consumo de energia) e perfil de temperatura e umidade, fluxo de calor e de vapor e as radiações direta, difusa e refletida de cada parede. No módulo Sistema de Climatização são fornecidos dados de carga térmica, permitindo a análise de diferentes parâmetros tais como:
- Consumo e demanda de energia;
- Conforto térmico segundo diferentes índices; - Risco de crescimento de mofo e de condensação; - Dimensionamento de sistemas de climatização;
- Avaliação do nível de eficiência energética para edificações comerciais, de serviços e públicas, em conformidade com o RTQ-C;
- Influência climática;
- Monitoramento de sistemas centrais de condicionamento de ar.
A nivel local, considera-se importante destacar programas criados no grupo de pesquisa, sobre edificações eficientes e geração fotooltaica.
- Programa EDEN: Programa em linguagem de programação Visual Basic 6.0®, para auxílio ao projeto de edificações com características eficientes e de baixo consumo de energia. O programa é constituído por cinco módulos, que auxiliam o usuário no desenvolvimento de sua tarefa, a saber: "Análise Bioclimática", "Rosa dos Ventos", "Sombreamento", "Iluminação Natural" e Geração Fotovoltaica" (BRITO, 2003).
- Sistema para Monitoração: Desenvolvimento e implantação de um sistema para monitoração do desempenho energético de edificações, no ambiente LABVIEW, com o objetivo
de monitorar principalmente as variáveis climáticas e aquelas referentes à geração e ao consumo de energia elétrica de uma edificação (MANITO, 2012).
- Ferramenta computacional para dimensionamento e avaliação de desempenho de SFCR: Propõe modelos representativos do comportamento da potência elétrica em situações de limitação de potência do inversor e das perdas elétricas em função do carregamento. Implementada computacionalmente no ambiente GUIDE do MATLAB, a ferramenta permite a análise, auxilia no dimensionamento, e viabiliza a simulação da operacionalidade e consequente contribuição energética de SFCR com diferentes capacidades de potência (PINTO FILHO, 2012).