Mass(ive) Timber: Examinando o comportamento termicamente massivo da construção em massa de madeira , publicado recentemente na Technology | Arquitetura + Design (TAD), surgiu como tese de mestrado de Aurora Jensen na Graduate School of Design da Universidade de Harvard.
O trabalho teve como objetivo calibrar até que ponto a madeira maciça é termicamente maciça em comparação com estruturas de madeira leve e concreto pesado, aplicando simulações de energia para estudar o decréscimo de pico, horas de superaquecimento e economia de energia. O trabalho, então, envolveu a avaliação do ciclo de vida para estimar o carbono incorporado e produzir cronogramas de carbono do ciclo de vida.
À medida que as sociedades em todo o mundo se desenvolvem e enfrentam as mudanças climáticas, a demanda por ar condicionado continuará a crescer. O ar condicionado move o calor de dentro para fora usando gases de efeito estufa altamente potentes chamados refrigerantes. Nesse processo, o ar condicionado contribui ironicamente para um maior aquecimento, despejando calor em nossas ruas, vazando refrigerantes potentes na atmosfera e acionando as usinas de energia mais sujas, contribuindo para condições de pico de carga na rede.
Apesar desses feedbacks desafiadores, engenheiros e projetistas da indústria da construção preocupados com o clima podem tentar reduzir o carbono operacional por meio de projetos passivos e estratégias mecânicas, bem como direcionar o carbono incorporado por meio de especificações de design e materiais.
Ao longo da pós-graduação em energia e design ambiental, eu estava preocupado em particular com estratégias passivas, materiais de construção e a relação entre os dois. As estratégias passivas no design referem-se à aplicação dos primeiros princípios da termodinâmica, ciência dos materiais e outras disciplinas físicas que podem ser aplicadas para moldar os comportamentos de um ambiente sem a entrada de combustível ou eletricidade – pense na luz solar aquecendo uma estufa ou no efeito de resfriamento do ar movimento.
Agora, como engenheiro de sustentabilidade na Buro Happold, trabalhando para trazer princípios de design passivo para nossos projetos, é um prazer ver o trabalho iniciado como minha tese de mestrado tomar forma em um artigo revisado por pares no TAD ao lado de muitos estudiosos que admiro.
O trabalho intitulado Mass(ive) Timber: Examining the Thermally Massive Behavior of Mass Timber Construction explora até que ponto a construção em massa de madeira pode ser usada como uma massa térmica interna – ou seja, um tipo de armazenamento térmico que pode amortecer flutuações extremas nas temperaturas internas ao absorver o excesso de calor em um espaço, ilustrado na Figura 2. Por exemplo, este é o mecanismo em funcionamento na temperatura estável de uma caverna subterrânea. O concreto é a forma mais comum de massa térmica em edifícios modernos, mas tem uma pegada de carbono incorporada excepcionalmente alta.
Trabalhando com meu orientador, o ímpeto para o trabalho de tese veio de nossa observação de que, embora várias fontes, incluindo códigos de construção e materiais educacionais, se refiram à madeira maciça como termicamente maciça , essa afirmação não foi fundamentada pela literatura que mostra como essa propriedade do material se traduz em escala de construção desempenho. O trabalho, portanto, procurou calibrar até que ponto a madeira maciça é termicamente maciça em comparação com as construções padrão.
Comparamos quatro modelos em escala de casas geminadas: uma de concreto, uma de madeira e duas caixas de madeira. O trabalho cobriu três escalas temporais de análise: decréscimo diário na temperatura de pico, energia anual de resfriamento e horas de superaquecimento e ciclo de vida do carbono.
Os resultados mostraram que, para um exemplo de escala de casa geminada, a massa de madeira pode oferecer aproximadamente metade do comportamento de massa térmica de uma massa térmica de concreto em escala equivalente (Mass Timber-inner). Se mais madeira for utilizada e distribuída no espaço, então o desempenho da madeira pode começar a se aproximar do concreto (Mass Timber-all). As descobertas detalhadas podem ser revisadas no artigo no site do TAD, onde a peça estará em acesso aberto até abril de 2021.
Para adicionar uma camada adicional de complexidade à história do carbono, também estimamos o carbono incorporado acima do nível de cada um dos quatro projetos residenciais e dobramos as estimativas de carbono incorporado e operacional em cronogramas do ciclo de vida do carbono, conforme mostrado na Figura 5. Esses cronogramas oferecem um método útil de como integrar o carbono incorporado e operacional, considerando as emissões cumulativas, bem como o tempo dessas emissões
Dessa forma, estávamos testando uma maneira mais holística e temporalmente robusta de interrogar as implicações do carbono nas decisões de design. Essa infusão de contabilidade de carbono e temporalidade na avaliação de respostas de design às mudanças climáticas é algo que exploramos no Buro Happold sempre que temos a oportunidade. Esperamos que esse tipo de trabalho possa ajudar a moldar as decisões de design adequadas para um futuro de baixo carbono.
Este trabalho se beneficiou muito das contribuições de meu orientador de tese, Jonathan Grinham, professor da Harvard Graduate School of Design, e do mentor e consultor técnico Leslie Norford, professor de Tecnologia de Construção no MIT.
Para saber mais, compartilharei este trabalho na próxima conferência da Association of Collegiate Schools of Architecture em março de 2021, como parte de uma sessão de foco especial organizada pelo TAD chamada “ Matéria e métodos”.