MULTIPLATFORM APPROACH FOR OPTIMIZING A SINGLE-FAMILY RESIDENTIAL BUILDING IN RIO DE JANEIRO

Abstract

Objective: The objective of this study is to investigate the contrivution of computational optimization tools to energy studies applied to single-family residential buildings located in Rio de Janeiro. Theoretical Framework: The article was based on a bibliographic survey carried out in the Scopus database of the main computational tools and their optimization tools used in thermo-energetic studies of buildings. Method: The study evaluated the energy performance of a single-family residential building using computer simulation with the EnergyPlus tools and the JEPlus optimization interface. The construction guidelines that varied were: wall material, internal and external roof material, percentage of opening of transparent elements, solar absorptance and orientation. Results and Discussion: The JEPlus interface made it possible to simulate 1,080 building models simultaneously. The data enabled a stratified analysis of each of the construction guidelines in terms of their influence on the building's energy consumption. The variation in parameters resulted in an impact of between 0.5% and 20% on annual energy consumption. Research Implications: The computational tools selected resulted in reliable data, quickly and free of charge, with a sample of results significantly superior to other studies. Originality/Value: This research has a direct impact on the construction sector by highlighting multi-platforms that can be used in studies aimed at achieving energy-efficient buildings.

Alternate abstract:

Objetivo: O objetivo deste estudo é investigar a contribuição de ferramentas computacionais de otimização para estudos energéticos aplicados a edificações residenciais unifamiliar localizadas no Rio de Janeiro. Referencial Teórico: O artigo foi fundamentado em um levantamento bibliográfico realizado no banco de dados Scopus das principais ferramentas computacionais e suas ferramentas de otimização utilizadas em estudos termoenergéticos de edificações. Método: O estudo avaliou o desempenho energético de uma edificação residencial unifamiliar pelo método de simulação computacional com as ferramentas EnergyPlus e a interface de otimização JEPlus. Foi realizado a variação das seguintes diretrizes construtivas: material da parede, material dos fechamentos internos e externos da cobertura, percentual de abertura dos elementos transparentes, absortáncia solar e orientação. Resultados e Discussão: A interface JEPlus permitiu realizar a simulação de 1.080 modelos construtivos de forma simultánea. Os dados possibilitaram uma análise estratificada de cada uma das diretrizes construtivas quanto a sua influência no consumo de energia da edificação. A variação dos parámetros resultou em um impacto de 0,5% a 20% no consumo energético anual. Implicações da Pesquisa: As ferramentas computacionais selecionadas resultaram em dados confiáveis, de forma ágil e gratuita, com uma amostra de resultados significativamente superior a outros estudos. Originalidade/Valor: Esta pesquisa impacta diretamente no setor da construção civil ao evidenciar multiplataformas que podem ser utilizadas em estudos que visam alcançar edificações eficientes energeticamente.

Alternate abstract:

Objetivo: El objetivo de este estudio es investigar la contribución de las herramientas computacionales de optimización a los estudios energéticos aplicados a edificios residenciales unifamiliares situados en Río de Janeiro. Marco Teórico: El artículo se basó en un estudio bibliográfico realizado en la base de datos Scopus de las principales herramientas computacionales y sus herramientas de optimización utilizadas en estudios termoenergéticos de edificios. Método: El estudio evaluó el comportamiento energético de un edificio residencial unifamiliar utilizando el método de simulación computacional con las herramientas EnergyPlus y la interfaz de optimización JEPlus. Las pautas constructivas que se variaron fueron: material de las paredes, material de la cubierta interior y exterior, porcentaje de apertura de los elementos transparentes, absorbancia solar y orientación. Resultados y Discusión: La interfaz JEPlus permitió simular simultáneamente 1.080 modelos de edificios. Los datos permitieron realizar un análisis estratificado de cada una de las pautas constructivas en función de su influencia en el consumo energético del edificio. La variación de los parámetros se tradujo en un impacto de entre el 0,5% y el 20% en el consumo anual de energía. Implicaciones de la investigación: Las herramientas computacionales seleccionadas permitieron obtener datos fiables, de forma rápida y gratuita, con una muestra de resultados significativamente superior a la de otros estudios. Originalidad/Valor: Esta investigación tiene una repercusión directa en el sector de la construcción al poner de relieve las múltiples plataformas que pueden utilizarse en los estudios encaminados a conseguir edificios energéticamente eficientes.