Otimização evolutiva do desempenho térmico, lumínico e do custo de edifícios residenciais no processo BIM

Abstract

A promissora integração do Building Information Modeling (BIM) com a análise e otimização do desempenho ambiental de edifícios ainda enfrenta desafios, os quais tem sido cada vez mais endereçados pela programação visual. Neste trabalho, inicialmente, busca-se revisar sistematicamente os últimos 10 anos de literatura sobre o assunto, abrangendo 29 publicações. Os resultados da revisão destacam as limitações da abordagem do arquivo BIM (e.g. IFC, gbXML), já que a maioria dos trabalhos procura por alternativas. Vários estudos desenvolveram scripts personalizados para realizar cálculos prescritivos acessando diretamente os dados dos modelos BIM, em vez de lidar com esquemas de gbXML ou IFC por meio de simulações computacionais. Ademais, a aplicação de algoritmos de otimização é surpreendentemente restrita nesta abordagem, limitando-se a menos da metade dos artigos. Dessa forma, como resposta às lacunas encontradas, propõe-se a elaboração de um framework em programação visual para realizar a otimização evolutiva do desempenho térmico, lumínico e do custo de edificações no contexto brasileiro, com base em modelos BIM e simulações computacionais. Para fins de validação, o framework é aplicado a uma habitação de interesse social em três cidades brasileiras com contextos climáticos distintos: Brasília, São Paulo e Manaus. O êxito das otimizações é evidenciado pela convergência e diversidade de soluções em um curto espaço de tempo. As soluções otimizadas, quando comparadas à alternativa de design convencionalmente empregue no Brasil, demonstram melhorias significativas de desempenho ambiental, acompanhadas de incrementos razoáveis no custo de investimento. Em média, observam-se aumentos de 13,0% e 12,4% no desempenho térmico e lumínico, respectivamente, com um custo extra de apenas 7,9%. Nessa perspectiva, o framework desenvolvido demonstra grande potencial de aplicação a projetos de edificações no contexto brasileiro, graças à integração da abordagem BIM à otimização do desempenho ambiental e econômico. Além disto, salienta-se a construção do framework como uma nova contribuição científica para os profissionais e pesquisadores, estimulando a otimização do desempenho ambiental e do custo de edificações nas fases iniciais de projeto.