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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2017.tde-17072017-113501
Document
Author
Full name
Márcio Bernardo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Leite, Brenda Chaves Coelho (President)
Kowaltowski, Doris Catharine Cornelie Knatz
Petreche, Joao Roberto Diego
Title in Portuguese
Avaliação comparativa do desempenho térmico de painéis de Light Steel Frame pré-fabricados para uso em construções modulares.
Keywords in Portuguese
Avaliação de desempenho
Desempenho de materiais de construção
Paineis
Abstract in Portuguese
As evoluções tecnológicas juntamente com o surgimento de novas necessidades dos usuários resultaram em diversos novos tipos de métodos construtivos. O conceito de industrialização das edificações vem evoluindo com velocidade, e estes novos sistemas construtivos surgiram como alternativa aos sistemas tradicionais buscando entre outros, melhor desempenho térmico, energético, lumínico, acústico e de sustentabilidade. Diante desta crescente demanda por inovação, a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) passou a estudar um conjunto de normas para estabelecer critérios de desempenho ao validar os novos sistemas construtivos de edificações habitacionais. Isto se concretizou com a publicação da Norma de Desempenho (ABNT NBR 15575/2013), que estipula parâmetros para desempenho dessas construções e métodos detalhados de acordo com o desempenho desejado. Simultaneamente, as simulações computacionais evoluíram, permitindo menor custo de experimentação, são capazes de antecipar resultados antes somente possíveis após testes físicos com protótipos e também a encontrar alternativas de soluções também quanto à eficiência energética e ao conforto dos usuários. Entre alguns programas existentes para simulação de desempenho térmico, está o EnergyPlus, o qual foi utilizado para este estudo, tendo como principal objetivo avaliar o desempenho térmico de painéis de light steel frame pré-fabricados utilizados na fachada e nas vedações internas de um sistema construtivo modular composto por estrutura metálica, e piso e a laje de concreto. Para o desenvolvimento do estudo, foi utilizado como modelo base uma residência térrea, configurada por ambientes independentes, que virão a compor uma residência inteira onde serão inseridos os painéis de light steel frame pré-fabricados. As 16 tipologias de painéis foram estudadas em três diferentes cidades do Brasil, sendo elas situadas nas regiões Nordeste, Sudeste e Sul e em dias típicos de verão e inverno, utilizando os recursos de simulação computacional (EnergyPlus) possibilitando a análise comparativa de desempenho térmico de cada tipologia ao serem submetidos a diferentes temperaturas e regime de insolação. A maioria das tipologias de painéis apresentam resultados favoráveis apenas para a cidade de Fortaleza, e desfavoráveis para as cidades de São Paulo e Curitiba, onde somente a última tipologia de painel atendeu os requisitos mínimos de desempenho para todas as cidades. Este estudo não contempla dados experimentais ou ensaios físicos.
Title in English
Comparative assessment of the thermal performance of pre-fabricated light steel frame panels for use in modular constructions.
Keywords in English
Computer simulation
Energyplus
Evaluation of performance
Modular construction
Prefabricated light steel frame panels
Thermal performance
Abstract in English
Technological developments coupled with the emergence of new user needs resulted in several types of new construction methods. The concept of building industrialization has been evolving with speed, and these new construction systems have emerged as an alternative to traditional systems. These alternative systems seek better thermal performance, energy efficiency, light performance, acoustic and sustainability, among other things. Faced with this growing demand for innovation, ABNT (Brazilian Technical Standards Association) went on to study a set of rules to establish performance criteria to validate the new construction systems of residential buildings. These criteria were established with the publication of Performance Standard (NBR 15575/2013), which provides detailed parameters for performance of these buildings and provides methods according to the desired performance. At the same time, computer simulations have evolved, allowing lower cost of experimentation. These simulations are able to anticipate results which were previously only possible after physical tests of prototypes and also are able to find alternative solutions for energy efficiency and comfort of users. Among some existing programs for simulating thermal performance is the EnergyPlus, which was used for this study, with the primary objective of evaluating the thermal performance of prefabricated light steel frame panels. These panels were used in the facade and the internal seals of a building system composed of modular steel structure and floor and the concrete slab. To develop the study, a one-story residence was used as a base model, set by independent environments, composed entirely of the prefabricated light steel frame panels. The 16 panel types were studied in three different cities in Brazil, located in the Northeast, Southeast and South, and on a typical day of summer and winter. Using the computer simulation resources (EnergyPlus) enabled comparative analysis of thermal performance of each type when subjected to different temperatures and insolation regime. Most panel types have favorable results only in the city of Fortaleza, and unfavorable in the cities of São Paulo and Curitiba, whereas only the last panel type met the minimum performance requirements for all cities. This study does not include experimental data or physical tests.
 
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Publishing Date
2017-07-18
 
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