Adaptação de fachadas envidraçadas às mudanças climáticas : otimização multiobjetivo em edifícios altos no Brasil

Abstract

As mudanças climáticas projetadas para as próximas décadas tornam indispensável a avaliação integrada do desempenho lumínico e energético de edificações, especialmente daquelas com fachadas predominantemente envidraçadas. Nesse cenário, métodos de otimização multiobjetivo surgem como ferramentas estratégicas para apoiar decisões de projeto mais eficientes e responsivas às variações ambientais. Esta pesquisa busca responder como aplicar esses métodos para equilibrar luz natural e consumo de energia para resfriamento em edifícios altos com fachadas envidraçadas, considerando condições climáticas atuais e futuras no Brasil. Para isso, analisou-se um edifício de escritórios de dez pavimentos, com 80% de área envidraçada, localizado em Manaus, Cuiabá, Belo Horizonte, São Paulo e Porto Alegre, abrangendo tanto o clima presente quanto projeções futuras. A metodologia experimental-comparativa compreendeu etapas de localização climática, pré modelagem, modelagem paramétrica, simulações com Ladybug e ferramentas de otimização, tratamento e validação de dados, além da análise dos resultados. As variáveis investigadas incluíram propriedades ópticas e térmicas dos vidros, bem como geometrias de brises horizontais e verticais, enquanto os objetivos de desempenho envolveram a redução da demanda de energia para resfriamento e o aumento das horas de iluminação natural adequada, por orientação e no total. Os resultados demonstram que a otimização multiobjetivo é eficaz na identificação de soluções de fachada mais adaptadas às condições climáticas futuras, conciliando redução do consumo energético e melhoria do desempenho lumínico. Assim, os achados reforçam o potencial da integração entre análises energéticas e lumínicas em rotinas paramétricas unificadas, contribuindo para o desenvolvimento de fachadas mais eficientes no contexto brasileiro diante das mudanças climáticas.

The climate changes projected for the coming decades make it essential to integrate the evaluation of daylighting and energy performance in buildings, especially those with predominantly glazed façades. In this context, multi-objective optimization methods emerge as strategic tools to support more efficient design decisions that respond to environmental variations. This research seeks to determine how to apply these methods to balance natural light and cooling energy use in tall buildings with glazed façades, considering current and future climate conditions in Brazil. To this end, a ten-story office building with 80% glazed area was analyzed in the cities of Manaus, Cuiabá, Belo Horizonte, São Paulo, and Porto Alegre, encompassing both present-day climate data and future projections. The experimental-comparative methodology included climate location, pre-modeling, parametric modeling, simulations using Ladybug and optimization tools, data processing and validation, and results analysis. The investigated variables included the optical and thermal properties of glazing, as well as the geometry of horizontal and vertical louvers, while the performance objectives focused on reducing cooling energy demand and increasing the number of hours with adequate daylight—both by orientation and overall. The results show that multi-objective optimization is effective in identifying façade solutions better suited to future climate conditions, balancing lower energy consumption and improved daylight performance. Thus, the findings reinforce the potential of integrating energy and daylight analyses within unified parametric workflows, contributing to the development of more efficient façades in the Brazilian context in the face of climate change.