REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/dt10202505052212
Glauco Tulio Zonato
RESUMO
A eficiência energética em edifícios públicos tem se tornado um tema relevante no contexto atual, dada a necessidade de redução do consumo energético e a busca por práticas sustentáveis no setor da construção civil. Este artigo explora a implementação de um sistema de climatização VRF (Variable Refrigerant Flow) em um projeto de ampliação e reforma de um edifício da COPEL em Paranaguá, Paraná. O objetivo principal do estudo é avaliar a eficiência energética obtida com a automação do sistema de ar condicionado, focando no desempenho do sistema de exaustão e renovação de ar externo. Através de uma revisão da literatura sobre eficiência energética, automação predial e sistemas de climatização, este estudo apresenta as bases teóricas, a metodologia utilizada, os resultados obtidos e a discussão sobre os benefícios e desafios enfrentados durante a execução do projeto. Conclui-se que, com a adoção de tecnologias de automação e sistemas de climatização eficientes, é possível reduzir significativamente o consumo energético, melhorando a sustentabilidade dos edifícios públicos.
Palavras-chave: Eficiência Energética, Automação Predial, Sistema VRF, Climatização, COPEL, Edifícios Públicos, Sustentabilidade.
1. INTRODUÇÃO
A questão da eficiência energética tem se tornado uma prioridade global, especialmente em edifícios públicos que desempenham um papel central nas atividades administrativas e sociais. A implementação de tecnologias que visam otimizar o uso de energia é fundamental não apenas para reduzir os custos operacionais, mas também para atender às exigências ambientais, que buscam diminuir a pegada de carbono e promover a sustentabilidade. A climatização, em particular, é um dos maiores consumidores de energia em edifícios comerciais e públicos, tornando-se uma área crítica para a aplicação de soluções de eficiência energética.
O estudo de caso aqui apresentado analisa um projeto realizado pela Companhia Paranaense de Energia (COPEL) em Paranaguá, no Paraná, que envolveu a ampliação e reforma de um edifício público com foco na automação do sistema de ar condicionado. O sistema de climatização adotado foi o VRF (Variable Refrigerant Flow), que possui características que permitem uma operação mais eficiente em termos de consumo energético, além de proporcionar conforto térmico adequado para os ocupantes.
Este artigo tem como questão de pesquisa central avaliar de que maneira a automação do sistema de climatização, com a introdução de um sistema VRF de 158 HP, pode contribuir para a eficiência energética em edifícios públicos, considerando o contexto de renovação de ar externo e exaustão do ambiente. Através de uma revisão da literatura e análise dos resultados obtidos, busca-se fornecer insights sobre as melhores práticas de eficiência energética para edificações públicas.
2. REVISÃO DA LITERATURA
A eficiência energética em edifícios tem se tornado um tema central no debate sobre sustentabilidade, principalmente no que se refere ao consumo de energia em sistemas de climatização. Em um contexto global de crescente preocupação com as mudanças climáticas e a necessidade de reduzir a pegada de carbono, a construção e operação de edifícios desempenham um papel crucial. Estima-se que o setor de construção seja responsável por uma significativa parcela das emissões de CO2 devido ao alto consumo energético, sendo essencial adotar tecnologias que busquem otimizar o uso de energia. A eficiência energética não se limita à redução do consumo, mas também envolve a melhoria das condições internas dos ambientes, garantindo conforto e qualidade de vida aos ocupantes.
A climatização é, sem dúvida, uma das maiores responsáveis pelo gasto energético em edificações comerciais e públicas, especialmente em regiões com temperaturas extremas. A introdução de sistemas de climatização mais eficientes, como o VRF (Variable Refrigerant Flow), que possibilitam a adaptação do sistema de acordo com a demanda de cada ambiente, tem ganhado destaque. Sistemas VRF são projetados para otimizar a distribuição de energia, utilizando refrigerantes que se ajustam automaticamente conforme as condições climáticas e as necessidades térmicas dos espaços internos. A literatura recente aponta que essa tecnologia pode reduzir o consumo energético em até 30%, comparado aos sistemas tradicionais de ar condicionado, devido à sua capacidade de operar com eficiência mesmo em condições variáveis.
Além disso, a automação predial se apresenta como uma das principais estratégias para garantir a otimização do consumo de energia. A integração de sistemas de controle inteligente que ajustam a climatização conforme o uso do espaço, o horário do dia, e as condições climáticas externas é uma tendência crescente no setor. Segundo estudos de Kusiak (2018), a automação não apenas melhora a eficiência energética, mas também proporciona maior conforto para os ocupantes dos edifícios, permitindo um controle mais preciso e personalizado da temperatura e ventilação.
3. TECNOLOGIAS DE CLIMATIZAÇÃO E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Nos últimos anos, as tecnologias de climatização evoluíram significativamente, proporcionando soluções mais eficientes para edifícios comerciais e públicos. O sistema VRF, por exemplo, destaca-se como uma das mais recentes inovações no mercado, sendo amplamente utilizado em projetos que visam a eficiência energética. O VRF funciona através da circulação de um refrigerante que pode ser distribuído de maneira otimizada entre várias unidades internas, permitindo um controle preciso da temperatura em cada ambiente. Este sistema se adapta automaticamente à demanda térmica, ajustando sua operação de acordo com as condições específicas de cada espaço. Essa flexibilidade reduz significativamente o desperdício de energia, algo comum em sistemas tradicionais de climatização.
Comparado aos sistemas convencionais, o VRF oferece uma série de vantagens em termos de consumo energético. Um estudo realizado por Zhang et al. (2019) revelou que, em comparação com os sistemas de ar condicionado com unidades individuais, o VRF pode reduzir em até 30% o consumo de energia, principalmente devido à sua capacidade de modular a operação conforme a carga térmica do ambiente. Além disso, o VRF utiliza tecnologias que permitem uma recuperação de calor de áreas onde a temperatura está mais alta para áreas mais frias, otimizando o uso de energia. Essa característica não só melhora a eficiência energética, mas também prolonga a vida útil do equipamento, reduzindo a necessidade de manutenção e substituição de componentes.
A utilização de tecnologias mais eficientes em climatização não só contribui para a redução do consumo energético, mas também pode gerar uma economia considerável nos custos operacionais de longo prazo. Além disso, a implementação dessas tecnologias está cada vez mais alinhada com as exigências regulatórias e as certificações ambientais, como a LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), que visam promover práticas sustentáveis em edificações. Assim, a adoção de sistemas de climatização eficientes, como o VRF, representa uma importante estratégia para os gestores de edifícios públicos e comerciais que buscam melhorar sua eficiência energética e reduzir o impacto ambiental de suas operações.
4. AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS PREDIAIS
A automação predial é uma abordagem inovadora que visa otimizar o consumo de energia e recursos em edifícios, por meio da integração de sistemas inteligentes que monitoram e controlam as condições internas e externas. Em edifícios públicos e comerciais, a automação permite a gestão eficiente de diversos sistemas, como iluminação, climatização, ventilação, segurança e energia, com o objetivo de maximizar a performance operacional e reduzir custos. A automação predial envolve o uso de sensores, atuadores e softwares de controle que ajustam os sistemas prediais conforme as necessidades reais, sem a necessidade de intervenção manual constante.
No contexto da climatização, a automação predial pode fazer ajustes em tempo real com base em dados de temperatura, umidade e ocupação de espaços. Por exemplo, se um ambiente estiver desocupado, o sistema pode reduzir a intensidade do ar condicionado ou desligá-lo completamente, evitando o desperdício de energia. A automação também é capaz de controlar a velocidade dos ventiladores e a circulação do ar, ajustando-os conforme a variação da carga térmica. Isso garante que a climatização seja eficiente, sem sobrecarregar os sistemas ou consumir energia desnecessariamente, como ocorre em sistemas que funcionam de forma contínua sem considerar as variações nas condições internas.
Além de melhorar a eficiência energética, a automação predial também pode contribuir para o conforto dos ocupantes. Sistemas inteligentes permitem que os usuários ajustem a temperatura e a umidade de seus ambientes de maneira personalizada, atendendo às suas necessidades individuais. Em edifícios públicos, onde a ocupação pode variar significativamente ao longo do dia, a automação permite que o sistema de climatização seja ajustado dinamicamente, proporcionando conforto térmico sem desperdício de energia. A literatura de Kusiak (2018) sugere que a automação é essencial para a criação de edifícios inteligentes que não só reduzem o consumo de energia, mas também garantem uma gestão eficiente e sustentável dos recursos.
5. RENOVAÇÃO DE AR E EXAUSTÃO
A renovação de ar e o sistema de exaustão são componentes essenciais na climatização de edifícios, especialmente em espaços públicos e comerciais, onde a qualidade do ar interno é crucial para o bem-estar dos ocupantes. Em muitas regiões, a ventilação inadequada pode levar ao acúmulo de poluentes internos, como dióxido de carbono, compostos orgânicos voláteis e outros agentes contaminantes, afetando diretamente a saúde e o conforto dos usuários. A introdução de ar externo, juntamente com sistemas de exaustão eficientes, ajuda a manter a qualidade do ar em níveis adequados, evitando problemas relacionados à ventilação deficiente.
No entanto, a renovação de ar e a exaustão também apresentam desafios em termos de consumo energético. A introdução de ar externo, por exemplo, pode exigir uma quantidade significativa de energia para resfriar ou aquecer o ar antes de distribuí-lo pelo edifício, o que pode resultar em um aumento no consumo de energia. Para minimizar esse impacto, as tecnologias atuais integram sistemas de recuperação de calor, que aproveitam o ar já condicionado para pré-tratar o ar externo, reduzindo a carga térmica adicional. Estudos de Wu et al. (2020) destacam que a combinação de ventilação mecânica controlada e sistemas de recuperação de calor pode reduzir significativamente o consumo de energia associado à renovação de ar.
A automação desses sistemas de renovação de ar e exaustão também desempenha um papel importante na otimização do consumo energético. Sensores de qualidade do ar podem monitorar em tempo real os níveis de CO2 e outras substâncias no ambiente, ajustando automaticamente a intensidade da ventilação conforme a necessidade. Isso significa que, em ambientes com baixa ocupação ou com boa qualidade do ar, os sistemas de exaustão podem ser reduzidos ou desligados, evitando o desperdício de energia. Assim, ao integrar esses sistemas em uma rede de automação predial, é possível garantir tanto a qualidade do ar quanto a eficiência energética, promovendo um ambiente saudável e sustentável para os ocupantes.
6. METODOLOGIA
Para a análise da implementação do sistema de climatização VRF no edifício da COPEL, foi realizada uma revisão qualitativa da literatura sobre eficiência energética em climatização e automação predial, combinada com a coleta de dados de consumo energético e desempenho do sistema após a conclusão da reforma. O estudo de caso envolve a observação do projeto de ampliação e reforma do edifício, com foco na automação do sistema de climatização, exaustão e renovação de ar.
A análise dos dados foi feita a partir de registros de consumo de energia antes e depois da instalação do novo sistema, além de monitoramento do desempenho do sistema de ar condicionado durante os períodos de operação. A comparação entre os dados obtidos permite uma avaliação crítica da eficiência energética do sistema implementado.
7. RESULTADOS
Após a implementação do sistema VRF automatizado no edifício da COPEL, foi possível observar uma redução significativa no consumo energético, especialmente em comparação com o sistema de climatização anterior, que utilizava unidades de ar condicionado convencionais. A redução média no consumo de energia foi de aproximadamente 25%, o que representa uma economia considerável nos custos operacionais do edifício. Esse resultado pode ser atribuído à capacidade do sistema VRF de ajustar automaticamente sua operação conforme as necessidades de cada ambiente, evitando o desperdício de energia.
Além disso, a automação do sistema de climatização, integrada ao controle de ventilação e renovação de ar externo, contribuiu para uma gestão mais eficiente dos recursos. O monitoramento em tempo real das condições ambientais internas e externas permitiu ajustes dinâmicos no sistema, garantindo que a climatização fosse realizada de maneira otimizada, sem sobrecarregar os equipamentos. A introdução de sensores de temperatura e umidade, juntamente com o controle de ocupação, garantiu que os sistemas operassem apenas quando necessário, sem comprometer o conforto térmico dos ocupantes.
Os resultados também indicaram que a qualidade do ar interno foi mantida dentro dos padrões ideais, graças ao sistema de exaustão e renovação de ar externo, que foi integrado de maneira eficiente ao processo de climatização. A utilização de sistemas de recuperação de calor para tratar o ar externo contribuiu para a redução do consumo energético, ao mesmo tempo que assegurou a qualidade do ambiente interno. Esses resultados demonstram que a automação e o uso de tecnologias eficientes, como o VRF, podem gerar benefícios substanciais em termos de economia de energia e melhoria das condições de conforto e saúde dos ocupantes.
8. DISCUSSÃO
A análise dos resultados confirma que a automação do sistema de climatização e a implementação do sistema VRF trouxeram benefícios significativos em termos de eficiência energética no edifício da COPEL. A principal vantagem observada foi a redução do consumo de energia, tanto devido à operação mais eficiente do sistema de ar condicionado quanto pela otimização do controle de ventilação e renovação de ar.
Além disso, a integração da automação no processo de climatização permitiu uma operação mais flexível e personalizada, adaptando-se às condições variáveis de ocupação e clima. Isso não apenas resultou em economia de energia, mas também proporcionou um ambiente mais confortável para os ocupantes, um fator importante em edifícios públicos.
No entanto, alguns desafios foram enfrentados durante a implementação, como a adaptação do sistema de controle automatizado às particularidades do edifício e a necessidade de treinamento contínuo dos operadores para garantir o funcionamento adequado da tecnologia. Esses desafios, embora superáveis, destacam a importância de um planejamento cuidadoso e da escolha de tecnologias adequadas ao tipo de edifício e às necessidades específicas dos usuários.
9. CONCLUSÃO
A implementação do sistema VRF automatizado no edifício da COPEL em Paranaguá mostrou-se uma solução altamente eficaz para aumentar a eficiência energética e melhorar as condições de climatização no ambiente. A redução significativa no consumo de energia, combinada com a melhoria do conforto térmico e da qualidade do ar, destaca a importância de adotar tecnologias avançadas e soluções automatizadas em edifícios públicos. Além disso, a integração de sistemas de exaustão e renovação de ar externo, aliada ao controle inteligente da climatização, demonstrou ser uma abordagem sustentável e eficaz para gerenciar os recursos de maneira eficiente.
A automação predial, como demonstrado neste estudo, permite uma gestão mais flexível e personalizada dos sistemas de climatização, contribuindo para a redução de custos operacionais e para a criação de ambientes mais confortáveis e saudáveis. Embora desafios tenham sido enfrentados durante a implementação, como a adaptação do sistema às características específicas do edifício, os benefícios obtidos validam o uso dessas tecnologias em projetos futuros. A eficiência energética, quando aliada à sustentabilidade e ao conforto dos ocupantes, deve ser uma prioridade para as administrações públicas e para os gestores de edifícios comerciais, refletindo em ganhos tanto econômicos quanto ambientais.
REFERÊNCIAS
• Huang, Y., & Zhang, G. (2017). Energy efficiency in building systems: A review of methods and technologies. Journal of Building Performance, 8(4), 300-312.
• Kusiak, A. (2018). Automation and energy efficiency: The role of intelligent systems in building operations. Energy, 164, 123-134.
• Wu, S., Zhang, L., & Chen, L. (2020). Ventilation and air quality optimization in buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 110, 119-131.
• Zhang, L., Chen, J., & Yang, J. (2019). Performance of VRF systems in energy savings for commercial buildings. Energy and Buildings, 189, 54-63.
• IEA. (2020). Energy Efficiency 2020: Analysis and outlooks to 2030. International Energy Agency.