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O impacto das considerações de projeto de edifícios de vários andares nas emissões de carbono incorporado, custo e energia operacional foi revelado pela primeira vez.
Usando um modelo de computador, os pesquisadores estimam que até seis gigatoneladas de carbono podem ser economizadas até 2050 se novos edifícios de vários andares seguirem certas recomendações durante o processo de projeto. Todas essas recomendações, que também podem economizar entre 28 e 44% dos custos anuais de aquecimento e resfriamento, usam a tecnologia atualmente disponível.
A construção e a operação de edifícios representam mais de um terço das emissões globais e do uso de energia. Embora os edifícios sejam uma grande parte do problema atual, eles também são uma alavanca significativa para a mudança, dizem pesquisadores das Universidades de Cambridge e Bath, que exploraram as decisões que arquitetos, engenheiros e planejadores urbanos devem tomar. Para o estudo, os pesquisadores analisaram a forma, tamanho, layout, sistema estrutural, janelas, isolamento, ventilação e parâmetros de uso, tanto para edifícios residenciais quanto para escritórios, em diferentes climas.
Os pesquisadores construíram um modelo que lhes permitiu estimar, pela primeira vez, a importância relativa dessas decisões de projeto em estágio inicial em todo o contexto do edifício. Suas descobertas são relatadas na revista Energia Aplicada.
O estudo constatou que aumentar a compacidade do edifício, usar aço ou madeira em vez de estruturas de concreto, janelas menores com vidros ideais para um determinado clima e usar ventilação mecânica com recuperação de calor são a melhor maneira de diminuir as emissões incorporadas e energia operacional. Os efeitos mais significativos sobre custos de construção entretanto, foram a escolha do material da estrutura e a instalação ou não de ventilação mecânica.
O que determina o carbono incorporado?
Tanto para edifícios residenciais quanto para escritórios, a escolha do tipo de estrutura tem um grande efeito no carbono incorporado – a quantidade de carbono emitida pela construção de um edifício – e no custo. Os pesquisadores descobriram que os tipos de quadros mais baratos tendem a ser mais intensivos em carbono e vice-versa, apontando para uma compensação significativa. Em comparação, as soluções de carbono mais baixas são lajes de piso de madeira laminadas cruzadas com vigas laminadas ou estruturas de aço. Enquanto isso, à medida que o número de andares aumenta, também aumentam os valores de carbono incorporado.
A escolha do revestimento também é um fator significativo, com o revestimento de tijolos levando a um custo e carbono incorporado significativamente mais alto em comparação com as opções de revestimento de chapas ou ladrilhos mais leves. Isso tem um efeito indireto, com aumentos adicionais nas quantidades de material necessárias para uma estrutura estrutural para suportar as cargas de revestimento mais altas. Edifícios revestidos de tijolos – que ainda são amplamente populares no Reino Unido – são até 20% mais intensivos em carbono e 15% mais caros do que edifícios revestidos de chapas ou ladrilhos.
O que determina a energia operacional?
Para climas temperados, como o de Londres, a forma de um edifício e suas configurações de janela são as decisões de projeto mais impactantes para aquecimento e resfriamento.
Para os climas tropicais de Cingapura ou Lagos, no entanto, alta umidade e altas temperaturas significam que há uma dependência do resfriamento. Quanto mais ocupantes dentro do edifício, mais energia de resfriamento é necessária para desumidificar o ar que entra.
No clima quente e árido do Cairo, as decisões sobre as proporções entre janelas e paredes são críticas. Quanto mais janelas houver, mais o edifício se aquece por meio da radiação solar. Os pesquisadores descobriram que janelas menores e um coeficiente de ganho de calor solar menor (a fração da radiação solar admitida por uma janela) têm mais influência na eficiência dos prédios de escritórios do que nos prédios residenciais. Isso se deve ao primeiro ter um maior número de ocupantes e aparelhos emissores de calor.
Ao examinar a influência do clima na sensibilidade das variáveis de projeto de construção, os pesquisadores descobriram que é muito mais desafiador reduzir o uso de energia em climas quentes e úmidos do que em climas frios e moderados.
O uso de ventilação mecânica com recuperação de calor é uma das alavancas mais importantes para diminuir a energia de aquecimento e resfriamento, dizem os pesquisadores, especialmente para edifícios de escritórios em climas quentes, úmidos e frios. A escolha da ventilação vem com custos iniciais mais altos, mas é um trade-off que os pesquisadores acham que deve ser uma consideração central no projeto de edifícios, especialmente à luz da mudança climática, que já afeta desproporcionalmente os países em desenvolvimento e que inevitavelmente aumentará o população mundial em climas mais quentes.
O principal autor, Dr. Hannes Gauch, pesquisador associado em energia incorporada/emissões de construção no Departamento de Engenharia da Universidade de Cambridge, disse: “Foi surpreendente para nós que a espessura do isolamento e a massa térmica, que geralmente recebem muita consideração na construção designers e pesquisadores, são fatores menores na determinação da eficiência de um edifício. A escolha de revestimentos leves em vez de tijolos, por exemplo, tem um impacto muito mais significativo. Nossas descobertas mostram que, para projetar edifícios de baixo carbono, precisamos nos concentrar em formas eficientes (quadrados) e estruturas estruturais (vãos menores, mais madeira), limitam o tamanho das janelas e empregam ventilação com recuperação de calor.”
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