O setor do ambiente construído é dos maiores contribuintes para as emissões globais; é urgente desenvolver edificações mais eficientes e reduzir a pegada de carbono

O Brasil está literalmente em chamas. De Norte a Sul e de Leste a Oeste, o clima é de destruição, seja pelo fogo ou pela água. Crianças na Amazônia são impedidas de frequentar as aulas devido à baixa qualidade do ar, enquanto os rios da região secam. Em São Paulo, o mais rico estado do país, o ar é irrespirável e o número de internações por problemas respiratórios cresce exponencialmente. No antes verdejante Pantanal, a imagem é de desolação. Essa triste realidade se reproduz nas várias regiões do globo terrestre.

Independente do fato de nos casos dos incêndios muitos serem criminosos, os negacionistas de plantão não podem continuar a negligenciar a realidade: as emissões de CO₂ estão matando o Planeta. Especialistas acreditam que já chegamos, em algumas situações, ao ponto de não retorno. Talvez já não seja mais apropriado falar em crise climática e, sim, em colapso climático.

Como lembra o engenheiro Francisco Dantas, no artigo que sequencia esta matéria, o “setor do ambiente construído é responsável por 37% das emissões globais de carbono referenciadas ao uso de energia. Tal percentual engloba tanto as chamadas emissões corporificadas, quanto as emissões operacionais, cuja totalização constitui a pegada de carbono da edificação ao longo do seu ciclo de vida”. Assim, não é possível mais negligenciar. A resposta é urgente, e o AVAC-R tem grande responsabilidade nisso tudo. Nunca a aplicação dos conceitos de Edificações com Balanço Energético Zero (NZEB) e Edificações com Emissão Zero (ZEB) estiveram tão na ordem do dia quanto agora. Mas, por onde começar?

“A aplicação de conceitos NZEB e ZEB começa com o projeto arquitetônico, priorizando estratégias passivas como ventilação natural, sombreamento e isolamento térmico eficiente. A orientação adequada do edifício para minimizar a incidência solar direta e o uso de materiais de alta refletância também são essenciais. A integração de sistemas de energia solar fotovoltaica é crucial para atender à demanda energética com fontes renováveis”, diz Alberto Hernandez Neto, professor doutor na Engenharia Mecânica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli USP).

Ou, como recomenda Marcos Santamaria Alves Corrêa, engenheiro de aplicação nas Indústrias Tosi: “A aplicação dos conceitos de NZEB (Net Zero Energy Building) e ZEB (Zero Emission Building) em novas edificações começa em várias etapas interconectadas, que incluem: a)Planejamento e projeto com análise da localização, design passivo e modelagem energética; b) eficiência energética trabalhando a envoltória do edifício, sistemas de iluminação e sistemas de aquecimento, ventilação e ar-condicionado; c) incorporação de energias renováveis através do uso de energia solar e/ou outras fontes de energia renováveis; d) gestão de recursos e resíduos como água, materiais de construção sustentáveis e implementação de gestão de resíduos; e) monitoramento e controle através do uso da automação; f) educação e comportamento dos usuários através de treinamentos e implantação de uma cultura organizacional sustentável.”

Edifícios existentes

Embora mais custosos, os mesmos conceitos podem ser aplicados em edificações existentes, como diz Hernandez Neto. “Os conceitos NZEB e ZEB podem ser aplicados através de retrofits que melhorem a eficiência energética. Isso inclui a instalação de sistemas de sombreamento, substituição de equipamentos de climatização por modelos mais eficientes e pela introdução de fontes de energia renovável, como painéis solares. A ventilação cruzada e o aumento do isolamento térmico também são intervenções importantes para reduzir o consumo energético.”

A mesma senda é trilhada por João Paulo Mesquita, gerente de vendas da Klimatix, empresa do Grupo Mecalor. “Para edifícios existentes, podemos aplicar esses conceitos em um retrofit (reforma/atualização) de alguns pontos importantes do empreendimento como ar-condicionado, iluminação etc. Além disso, podemos ter grandes impactos na geração de energia renovável, bem como na implantação ou melhoria do sistema de gerenciamento e monitoramento (automação).”

Fernando Dutra Del Castilho, coordenador de aplicação região Sul da Daikin, enumera outros passos necessários. “No caso de edificações existentes, o desafio está em desenvolver um diagnóstico assertivo das principais medidas que permitirão uma maior redução de consumo e diminuição da pegada de carbono, pois cada edificação possui características particulares e limitações de aplicação que acabam viabilizando algumas soluções e inviabilizando outras. Como exemplo, existem casos em que é viável implementar sistemas de recuperação de energia através da troca de calor entre ar de expurgo e ar externo, sendo a viabilidade da solução dependente de diversas variáveis como número de horas e volume de ocupação, condições externas da cidade do projeto, áreas disponíveis para instalação dos equipamentos, entre outras. É importante ressaltar que existem métodos normalizados para a condução destes diagnósticos através de auditorias de energia conduzidas por profissionais com experiência e preferencialmente credenciados por associações como a Ashrae (Associação Americana de Aquecimento, Ventilação e Ar-condicionado) e a AEE (Associação Americana de Engenheiros de Energia).”

O tratamento da envoltória é o primeiro passo para o sucesso na implementação dos conceitos de NZEB e ZEB. “As principais intervenções na envoltória incluem a instalação de sombreamentos externos, vidros de baixa emissividade e a utilização de materiais de construção com alta refletância térmica. A escolha de cores claras para as superfícies externas e o uso de coberturas verdes também são eficazes para reduzir o ganho de calor. Essas estratégias ajudam a manter o conforto térmico interno com menor consumo energético”, explica o professor da Poli USP.

No entanto, em edificações existentes, a solução nem sempre é tão fácil, embora não impossíveis e igualmente necessárias. “As intervenções na envoltória podem incluir  a adição de revestimentos térmicos, melhoria no isolamento das paredes e tetos e a substituição de janelas por modelos mais eficientes. Também é importante implementar sombreamentos adequados e adotar cores claras nas fachadas para refletir o calor, reduzindo a necessidade de climatização artificial e, consequentemente, o consumo de energia”, continua Hernandez.

O papel de consultores e projetistas

Como tudo começa no projeto, obviamente é o consultor e/ou projetista quem mais pode contribuir para o sucesso de edificações ambientalmente sustentáveis. “O consultor e o projetista desempenham papéis fundamentais na aplicação de NZEB e ZEB em novos edifícios no Brasil, especialmente em climas quentes. O projetista deve integrar estratégias passivas e ativas desde o início, enquanto o consultor orienta a escolha de materiais e tecnologias de alta eficiência. Eles garantem que o projeto minimize o consumo de energia e otimize a geração de energia renovável, atingindo as metas de balanço energético e emissões zero”, enfatiza Hernandez Neto.

Mas esse papel não está restrito às novas construções. “No caso de edifícios existentes, o projetista/consultor é responsável por realizar uma análise detalhada do desempenho energético atual e propor soluções de retrofit que integrem conceitos NZEB e ZEB. Isso pode incluir a melhoria do isolamento, atualização de sistemas de climatização e instalação de painéis solares. Eles também devem considerar a viabilidade econômica das intervenções e seu impacto no conforto térmico, especialmente em climas quentes”, continua o professor.

Custo total de propriedade e benefícios financeiros

Mesquita explica que o conceito de custo total de propriedade considera todos os custos associados à aquisição, operação e manutenção de uma edificação ao longo de sua vida útil. “Analisando esse ponto é mais fácil de implementar tecnologias que melhoram a eficiência do empreendimento visto trazer reduções significativas nos custos operacionais, justificando investimentos iniciais visando um menor OPEX.”

“O conceito de Custo Total de Propriedade (TCO – Total Cost of Ownership) pode auxiliar projetos NZEB e ZEB à medida que provam que a adoção de sistemas mais eficientes apresenta custo total de propriedade menor quando considerado todo o ciclo de vida do empreendimento, e não apenas o seu custo inicial”, explica Santamaria.

Vendo por esse aspecto, a sustentabilidade ganha um argumento de peso para o investidor, na medida em que, no longo prazo, é lucrativa. Convenhamos que é o bolso quem determina as convicções filosóficas do mercado.

“Transformar a redução de carbono em investimento e estratégia de redução de risco envolve a adoção de tecnologias de eficiência energética e energias renováveis que, além de diminuir as emissões, aumentam a resiliência do edifício às flutuações nos preços de energia e regulamentos ambientais. No Brasil, edifícios que aderem a esses conceitos podem se beneficiar de incentivos fiscais e certificações, aumentando seu valor de mercado e atraindo investidores preocupados com sustentabilidade”, diz Hernandez Neto.

Del Castilho contribui com outros argumentos importantes. “É fato que estamos passando por uma transformação global em busca de uma economia sustentável e de baixo impacto para o meio ambiente, o que implica em uma busca constante por modelos de negócios que permitam cada vez mais reduzir a pegada de carbono. Dessa forma, existe uma oportunidade real para as empresas que atualmente estão liderando estas transformações, pois a demanda por produtos e serviços neutros em carbono é crescente, o que poderá causar um impacto muito em breve na competitividade de modelos de negócios que não atendam a essa demanda. Atualmente, diversos países estão discutindo políticas para implementação de mercados regulamentados de crédito de carbono, além de fundos de investimentos que estão focando em fornecer recursos somente para empresas que possuam responsabilidade ambiental em suas operações, o que deixa claro a importância da redução de carbono como ação direta para o presente e para o futuro das empresas e de seus empreendimentos.”

O investimento em equipamentos mais eficientes por si já é vantajoso para o empreendedor e para o meio ambiente. “Aumentar a eficiência de equipamentos e sistemas e assim reduzir o consumo de energia já é um investimento estratégico que traz como consequência a redução da emissão de CO₂.  Se esta ação for decorrência da renovação de equipamentos e sistemas, também traz a redução do risco de indisponibilidades não esperadas. Outra ação que serve tanto para redução da emissão de CO₂ como também é um investimento estratégico, é a substituição de sistemas de aquecimento que utilizam combustíveis fósseis por sistemas com bombas de calor que utilizam energia elétrica”, afirma Santamaria.

“A redução de carbono pode ser vista como um investimento estratégico, pois se abre a possibilidade de crédito de carbono e acesso a financiamento verde, além de que atualmente com as mudanças climáticas, os holofotes e, consequentemente, os investidores estão com mais ‘apetite’ em trabalhar com empresas com essa pegada”, garante Mesquita.

Não basta apenas desenvolver fontes renováveis

O crescimento das possibilidades de exploração das fontes renováveis pode induzir alguns a acreditarem que é possível abrir mão da eficiência energética. Nunca é demais lembrar que em tudo há energia e, portanto, emissões incorporadas

“Economizar energia é crucial mesmo quando ela provém de fontes totalmente renováveis, pois traz eficiência e sustentabilidade através da redução da demanda e da otimização de recursos, redundando em economia financeira e, inclusive, no custo inicial. Além disso, a economia de energia aumenta a resiliência dos sistemas de geração e distribuição de energia, que irão operar com sobrecarga menor”, diz Santamaria.

O engenheiro de aplicação da Tosi enumera outros argumentos. “Outro ponto a destacar é que a energia renovável muitas vezes depende de sistemas de armazenamento, como baterias, que têm capacidade limitada. A redução do consumo energético ajuda a gerenciar melhor essas limitações e a garantir que a energia esteja disponível quando mais necessária. Um edifício NZEB é projetado para produzir energia suficiente (geralmente a partir de fontes renováveis) para compensar seu consumo anual. Reduzir o consumo de energia é fundamental para alcançar o balanço energético zero, pois minimiza a quantidade de energia renovável que precisa ser gerada ou comprada.

“Da mesma forma, um edifício ZEB é aquele que não emite gases de efeito estufa ao longo do seu ciclo de vida. Embora o foco seja nas emissões, a redução do consumo de energia diminui a quantidade de energia necessária para operações e, por conseguinte, as emissões indiretas associadas à produção e armazenamento dessa energia, mesmo que seja renovável.”

“Importante entender que mesmo o Brasil tendo uma matriz de energia ‘limpa’ temos gargalos na geração, armazenamento e distribuição de energia. Com isso é de total importância cuidarmos do consumo energético e minimizarmos sempre pensando chegar a ‘zero”, completa Mesquita.

O coordenador de aplicação da Daikin avança nos argumentos. “Para que um empreendimento alcance o balanço energético zero (NZEB) ou a neutralização das emissões de carbono da edificação (ZEB) sem um grande impacto nos custos iniciais é fundamental que haja uma redução no consumo de energia, independente da fonte de produção. Como exemplo, se avaliarmos o recurso da geração fotovoltaica como medida para redução ou até eliminação direta do consumo de energia fornecida pelas concessionárias, quanto maior o consumo da edificação, maior será o investimento em placas fotovoltaicas e demais periféricos, chegando ao ponto de até inviabilizar o projeto por questões técnicas, como área disponível para alocação das placas. Vale ressaltar que o processo produtivo e de transporte de cada placa fotovoltaica causa um impacto nas emissões indiretas de carbono da edificação e poderá ser quantificado de acordo com os protocolos vigentes no cálculo para a neutralização das emissões de carbono, a depender do escopo avaliado. Sendo assim, a busca por tecnologias que permitam aumentar a eficiência energética das instalações não deve ser negligenciada no processo.”

Como fabricantes podem contribuir para o alcance dos objetivos

De acordo com Hernandez Neto, fabricantes de equipamentos de climatização podem contribuir para a aplicação de NZEB e ZEB desenvolvendo produtos com alta eficiência energética, adaptados para climas quentes no Brasil. “Isso inclui sistemas de ar-condicionado com tecnologia inverter, ventilação mecânica controlada e soluções integradas com energia solar. A inovação em sistemas de controle inteligente que otimizam o uso de energia e mantêm o conforto térmico é essencial para viabilizar esses conceitos em edificações brasileiras.”

“Os fabricantes de equipamentos e componentes de climatização têm um papel fundamental na implementação de conceitos NZEB e ZEB. Por meio do desenvolvimento de tecnologias mais eficientes, uso de materiais sustentáveis, apoio a práticas de manutenção e descarte responsável e parcerias com outras organizações, eles podem ajudar a transformar edifícios em espaços que não apenas minimizam seu consumo energético, mas também eliminam suas emissões de carbono. Ao adotar essas práticas, os fabricantes não apenas atendem às demandas do mercado por soluções mais sustentáveis, mas também contribuem para um futuro mais resiliente e sustentável”, entende Santamaria.

Sistemas de conforto como ar-condicionado, ventilação e exaustão podem representar até 40% do consumo de energia de edificações comerciais. “Neste cenário, a contribuição dos fabricantes de equipamentos e componentes para sistemas de climatização através do desenvolvimento contínuo de tecnologias mais eficientes e de menor impacto ambiental permitirá resultados cada vez mais positivos para a aplicação de conceitos NZEB e ZEB. Mas é importante considerar que o desenvolvimento destas tecnologias precisa ser sustentável para que esteja alinhado com o objetivo proposto, pois quando se trata da redução das emissões de carbono, é recomendado avaliar o ciclo completo do produto a ser utilizado no empreendimento”, alerta Del Castilho.

Também Mesquita, da Klimatix, acredita que a contribuição dos fabricantes é no desenvolvendo equipamentos de climatização mais eficientes e compatíveis com energias renováveis. “A indústria de chillers e sistemas de expansão direta contribui para a eficiência energética através da melhoria contínua em suas linhas de produtos. Além disso, a utilização de refrigerantes de baixo GWP, cada vez mais integrados a esses equipamentos com sistemas de energia renovável.”

Dentre as várias contribuições, fabricantes de equipamentos de expansão direta têm, segundo Santamaria, investido no desenvolvimento de compressores mais eficientes, como os de velocidade variável (inversores), que ajustam sua capacidade de acordo com a demanda real de climatização. “Isso reduz o consumo de energia ao evitar o funcionamento em carga plena quando não é necessário.”

“A indústria tem também adotado refrigerantes com baixo potencial de aquecimento global (GWP), o que não só reduz o impacto ambiental, mas também melhora a eficiência energética, já que muitos desses refrigerantes são mais eficazes em termos de transferência de calor.

“Já os fabricantes de sistemas de expansão indireta têm evoluído significativamente na eficiência dos chillers, especialmente na condensação à ar com a introdução tanto de compressores parafuso inverter como de compressores centrífugos de alta eficiência isentos de óleo, como é o caso dos compressores Danfoss Turbocor, ambas as soluções têm reduzido significativamente a diferença de consumo de energia entre sistemas de condensação a ar e sistemas de condensação a água. A integração com sistemas de recuperação do calor rejeitado pelos sistemas de ar-condicionado também é uma importante contribuição da indústria.

“Como exemplo, as Indústrias Tosi foram pioneiras na introdução no mercado brasileiro dos chillers com compressores centrífugos com mancal magnético Danfoss Turbocor, tanto de condensação à água como de condensação à ar, como também na introdução de bombas de calor com evaporação à água, ou água/água, para a produção simultânea de água gelada e água quente em empreendimentos que tenham simultaneidade destas duas demandas como é o caso de hotéis e hospitais”, informa o engenheiro da Tosi.

A contribuição não se restringe a chillers e equipamentos de expansão direta. “Sistemas de renovação de ar são essenciais para manter a qualidade de ar interno, mas podem causar grandes impactos no consumo de energia das edificações. Para mitigar esse impacto, existem atualmente no mercado diversas tecnologias como a ventilação com controle de demanda (DCV), ventiladores de recuperação de calor (HRV) e sistemas de filtragem de alta eficiência com baixa perda de carga. A utilização destas tecnologias em conjunto com estratégias de otimização como a utilização do ar externo para condicionamento do ar interno (free-cooling) e o desacoplamento de cargas através do resfriamento e desumidificação do ar externo, permitem resultados ainda maiores no ganho de eficiência, contribuindo de forma significativa para o alcance dos conceitos de NZEB e ZEB”, afirma Del Castilho.

Além disso, outra contribuição importante é a interação da indústria com projetistas e consultores. “A indústria de equipamentos de AVAC pode ajudar os projetistas na busca por edificações com balanço energético zero e emissão zero através de uma combinação de inovação tecnológica, suporte técnico, fornecimento de informações detalhadas, colaboração em todas as fases do projeto, e desenvolvimento de ferramentas específicas”, entende Santamaria.

Recuperação de calor

Santamaria entende que a tecnologia mais promissora para aquecimento de água de uso sanitário é o aquecimento solar. No entanto, sua sazonalidade pede um sistema complementar para quando a incidência solar não for suficiente, ou mesmo não se dispuser de área suficiente para a instalação das placas solares para aquecimento de água, como é o caso de empreendimentos muito verticais, com vários pavimentos. “Lembrando que as placas de aquecimento solar concorrerão também pelos mesmos espaços com células fotovoltaicas. Nestes casos, a segunda tecnologia mais promissora e que pode ser adotada tanto como complementares às placas solares, como sem estas, são as bombas de calor.

“No caso de empreendimentos em que o sistema de ar-condicionado for de expansão direta e condensação a ar, só podemos utilizar as bombas de calor tradicionais de evaporação a ar, já nos empreendimentos com sistemas de ar-condicionado de expansão indireta (água gelada) ou mesmo de expansão direta, mas de condensação a água, podemos utilizar as bombas de calor com evaporação à água.”

Para o engenheiro da Tosi, as bombas de calor são a forma mais eficiente de produção de calor pelo fato de transformar 1 kW de energia elétrica em 3 kW a 9 kW de energia térmica na forma de calor, dependendo da condição de operação. “Ao utilizarem energia elétrica como sua fonte de energia, estas também contribuem para a redução nas emissões de CO₂, contribuindo desta forma para os conceitos NZEB e ZEB.”

Santamaria lembra que, no Brasil, seu uso está associado quase que exclusivamente ao aquecimento de piscinas, diferente da cultura na Europa, Estados Unidos e Ásia, onde o uso de bombas de calor já está bem mais disseminado em outras aplicações. “Aqui no Brasil, as principais aplicações para bombas de calor além do uso no aquecimento de piscinas, é na produção de água quente sanitária para consumo em torneiras e chuveiros, cuja principal aplicação é em hotéis e hospitais. Mas seu uso também pode incluir aplicações em indústrias e até no agronegócio”, conclui ele.

Sem dúvidas, as saídas para a crise climática (colapso?) existem. Falte, talvez, um pouco de vontade política. E aqui não nos referimos apenas à ação do Estado, mas preponderantemente ao capital que é quem deve investir para recuperar o que extraiu do meio ambiente. Colocar simplesmente o lucro à frente da necessidade imperiosa de reduzir as emissões pode ser um jogo de perde-perde.

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