Arthur Ferreira de Araujo
Título
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TERMOENERGÉTICO E DAS EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA NO CICLO DE VIDA DE SISTEMAS DE COBERTURA COM BIOMATERIAIS EM EDIFICAÇÕES DE ESCRITÓRIOS
Resumo
Para limitar o aquecimento global e cumprir com os objetivos do Acordo de Paris é urgente que as edificações e a indústria da construção sejam descarbonizadas. Esse setor é responsável por mais de 40% das emissões globais de gases de efeito estufa (GEE) relacionadas a energia e, dessa forma, configura-se como uma peça chave no futuro de baixo carbono. Nesse sentido, biomateriais de construção se destacam por possuírem baixas emissões incorporadas e, também, por promoverem a eficiência energética das edificações, contribuindo com a diminuição das emissões operacionais, ao longo do seu ciclo de vida (CV). O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho termoenergético e as emissões de GEE em todo o CV de sistemas de cobertura de edificações de escritório, por meio de simulações computacionais termoenergéticas (com emprego do software DesignBuilder) e da metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) (com emprego do software SimaPro). Foram comparadas soluções convencionais com bioconcretos desenvolvidos em laboratório. Consideraram-se edificações de 1, 3 e 5 pavimentos nas cidades do Rio de Janeiro e Brasília e distintos cenários por meio da variação do tipo de telha (bioconcreto, fibrocimento e do tipo sanduíche), estrutura portante (madeira e aço), forro (bioconcreto e gesso) e isolamento ou não em lã de rocha. Inicialmente, realizou-se a ACV dos bioconcretos de madeira, bambu e casca de arroz e, em seguida, com os resultados da simulação representando a etapa de energia operacional da edificação, realizou-se a ACV da envoltória. A ACV dos bioconcretos aponta para pegadas de carbono baixas e por vezes negativas (indicando uma captura e estoque de carbono na produção dos mesmos). Na ACV viii
da envoltória identificou-se um aumento da contribuição dos impactos operacionais com o aumento da altura da edificação. Dos impactos incorporados, as etapas que mais contribuíram foram a produção, seguida das substituições dos materiais ao longo de 50 anos de vida útil estimados para a edificação. Além disso, cenários com maior número de elementos compostos por biomateriais e sem isolamento são os que apresentam menores impactos incorporados e totais. Dessa forma, identifica-se que soluções em biomateriais para sistemas de cobertura de edificações de escritórios favorecem a mitigação e adaptação às mudanças climáticas. Essa pesquisa contribui por melhorar a difusão do uso de biomateriais que ainda são pouco empregados tanto na prática projetual (principalmente para o contexto brasileiro) como na sua aplicação em uma tipologia de edificação também pouco estudada na literatura científica.
Abstract
In order to limit global warming and comply with the Paris Agreement aims, it is urgent that buildings and the construction industry are decarbonized. This sector is responsible for more than 40% of global energy-related greenhouse gas (GHG) emissions and, therefore, is a key player in the low-carbon future. In this sense, construction bio-materials stand out for having low embodied emissions and also for promoting the energy efficiency of buildings, contributing to the reduction of operational emissions throughout their life cycle. This research aimed to evaluate the thermo-energetic performance and life cycle GHG emissions of roofing systems for office buildings, through thermo-energetic computational simulations (with the use of DesignBuilder software) and the Life Cycle Assessment (LCA) methodology (using SimaPro software). Conventional solutions were compared with bio-concretes developed in the laboratory. Buildings with 1, 3, and 5 floors in the cities of Rio de Janeiro and Brasília were considered with roofing systems scenarios varying the type of roof tile (bio-concrete, fiber cement, and sandwich type), load-bearing structure (wood and steel), ceiling lining (bio-concrete and plaster) and use of stone wool insulation or not. Initially, the LCA of the wood, bamboo, and rice husk bio-concretes was carried out and then, with the simulation results representing the operational energy use stage, the LCA of the building envelope was carried out. The bio-concretes LCA points to low and sometimes negative carbon footprints (indicating carbon capture and storage in their production). In the building envelope LCA, an increase in operational impact contribution was identified with the increase in the height of the building. Of the embodied impacts, the most contributing stages x
were production, followed by the replacement of the materials over the 50 years building's service life. In addition, scenarios with a greater number of elements composed of bio-materials and without insulation were those with lower embodied and total impacts. In this way, it is identified that bio-material solutions for roofing systems for office buildings favor climate change mitigation and adaptation. This research contributes by improving the dissemination of bio-materials that are still not much used in design practice (mainly in the Brazilian context) and their application in a building typology that is not much studied in the scientific literature.
