Otimização multiobjetivo orientada ao desempenho térmico de habitações de interesse social em sistema construtivo leve para o clima subtropical úmido

Página do item simplificado
dc.contributor.advisorGiglio, Thalita Gorban Ferreira
dc.contributor.authorZara, Rafaela Benan
dc.contributor.bancaAtem, Camila Gregório
dc.contributor.bancaMoura, Jorge Daniel de Melo
dc.contributor.bancaUrbano, Mariana Ragassi
dc.contributor.bancaLinczuk, Vinícius Cesar Cadena
dc.coverage.extent154 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2026-08-28T18:14:19Z
dc.date.available2026-08-28T18:14:19Z
dc.date.issued2025-12-15
dc.description.abstractOs sistemas construtivos leves se apresentam como uma alternativa promissora frente ao elevado impacto ambiental associado ao sistema construtivo com concreto armado e alvenaria convencional. Com menor consumo de recursos naturais e menor emissão de carbono ao longo do ciclo de vida da edificação, esses sistemas oferecem maior produtividade no canteiro de obra, racionalização dos processos e qualidade na execução. No entanto, a difusão dessa tecnologia no Brasil ainda é limitada, sobretudo quando comparada à adoção de sistemas construtivos pesados. Um dos principais obstáculos está relacionado à preocupação com o desempenho térmico, uma vez que a baixa inércia térmica característica dos sistemas leves pode resultar em maiores oscilações de temperatura no ambiente interno, especialmente em climas com elevada amplitude térmica diária. Dessa forma, torna-se necessário realizar uma análise aprofundada das diferenças no comportamento térmico das edificações leves, abrangendo diferentes composições de painéis comerciais e integrando diferentes possibilidades de aberturas, sombreamento e ventilação natural. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo aprimorar a envoltória de uma habitação de interesse social em wood frame, em relação ao desempenho térmico passivo, na cidade de Curitiba (zona bioclimática 1M), por meio da aplicação do algoritmo genético NSGA-II. Para tanto, foram considerados onze parâmetros de projeto relacionados às propriedades termofísicas de paredes externas, coberturas, piso, aberturas, condições de sombreamento e orientação solar; sendo as funções objetivo definidas como o indicador graus hora para aquecimento (GHA) e o indicador graus hora para resfriamento (GHR). As simulações de desempenho térmico foram realizadas por meio do EnergyPlus, associado à ferramenta de otimização jEPlus+EA. A otimização forneceu um conjunto de 119 soluções ótimas, com os menores valores dos indicadores representando uma redução de 32,2% no GHA e 93,7% no GHR comparados ao caso base. Quanto às variáveis de projeto, as que mais se destacaram foram a composição de parede com maior capacidade térmica, a composição de cobertura com menor transmitância térmica, o maior nível de isolamento térmico das paredes e coberturas, as trocas de calor do piso com o solo e a orientação solar. De modo geral, os resultados obtidos permitiram propor combinações otimizadas para a envoltória de habitações em wood frame, oferecendo subsídios importantes para a tomada de decisão de projetistas e demais profissionais da área. As soluções identificadas demonstram que, mesmo em sistemas construtivos leves, é possível alcançar melhoria no conforto térmico das habitações quando se adotam estratégias adequadas. Assim, este estudo contribui para ampliar o entendimento sobre o comportamento térmico de habitações em wood frame em clima subtropical úmido, além de reforçar o potencial da otimização multiobjetivo como ferramenta para apoiar análises de desempenho e orientar escolhas projetuais
dc.description.abstractother1Light-weight construction systems emerge as a promising alternative to the high environmental impact associated with reinforced-concrete and conventional masonry construction. With lower consumption of natural resources and reduced carbon emissions throughout the building's life cycle, these systems offer greater productivity, process rationalization, and execution quality. However, the diffusion of this technology in Brazil is still limited, especially when compared to the adoption of heavy construction systems. One of the main barriers is related to concerns about thermal performance, since the low thermal inertia characteristic of lightweight systems may result in greater indoor temperature fluctuations, particularly in climates with high daily thermal amplitude. Thus, it is necessary to conduct an in-depth analysis of the thermal behavior of lightweight buildings, covering different commercial panel compositions and integrating various possibilities of openings, shading devices, and natural ventilation. In this context, this study aims to improve the building envelope of a wood-frame social housing unit with respect to passive thermal performance, in the city of Curitiba (bioclimatic zone 1M), through the application of NSGA-II genetic optimization algorithm. Eleven design parameters were considered, related to the thermophysical properties of external walls, roofs, floor, openings, shading conditions, and solar orientation. The objective functions were defined as the heating degree-hours (HDH) and cooling degree-hours (CDH) indicators. Thermal performance simulations were carried out using EnergyPlus, coupled with the jEPlus+EA optimization tool. The optimization generated a set of 119 optimal solutions, with the lowest indicator values representing reductions of 32.2% in HDH and 93.7% in CDH compared to the base case. Regarding the design variables, the most influential were the wall composition with higher thermal capacity, the roof composition with lower thermal transmittance, the higher level of thermal insulation in walls and roofs, the heat exchange between the floor and the ground, and solar orientation. Overall, the results enabled the proposal of optimized envelope configurations for wood-frame housing, providing valuable support for decision-making by designers and professionals in the field. The identified solutions show that, even in lightweight construction systems, it is possible to achieve significant levels of passive thermal comfort when appropriate strategies are adopted. Therefore, this study contributes to advancing the understanding of the thermal behavior of wood frame housing in a humid subtropical climate and reinforces the potential of multi-objective optimization as a tool to support performance analyses and guide design decisions
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19769
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectAlgoritmos evolutivos
dc.subjectEficiência energética
dc.subjectSimulação termoenergética - Computação
dc.subjectWood frame
dc.subjectConforto térmico
dc.subjectDesempenho térmico
dc.subjectHabitação de interesse social (HIS)
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsEvolutionary algorithm
dc.subject.keywordsEnergy efficiency
dc.subject.keywordsThermo-energetic simulation
dc.subject.keywordsWood frame
dc.subject.keywordsThermal comfort (Engineering)
dc.subject.keywordsThermal performance
dc.subject.keywordsBuilding energy simulation
dc.subject.keywordsSocial housing (HIS)
dc.titleOtimização multiobjetivo orientada ao desempenho térmico de habitações de interesse social em sistema construtivo leve para o clima subtropical úmido
dc.title.alternativeMulti-objective optimization oriented towards thermal performance of social housing in lightweight construction system for a humid subtropical climate
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

Arquivos

Pacote Original
Agora exibindo 1 - 2 de 2
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
EN_CCI_Dr_2025_Zara_Rafaela_B.pdf
Tamanho:
6.14 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Texto completo ID. 195305 Embargado até 17/03/2028
Baixar
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
EN_CCI_Dr_2025_Zara_Rafaela_B_TERMO.pdf
Tamanho:
206.4 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Termo de autorização
Baixar
Licença do Pacote
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
license.txt
Tamanho:
555 B
Formato:
Item-specific license agreed to upon submission
Descrição:
Baixar

Coleções

01 - Doutorado - Engenharia Civil