Performance-based design using computational and parametric optimization is an effective strategy to solve the multiobjective problems typical of building design. In this sense, this study investigates the developing process of parametric modeling and optimization of a naturally ventilated house located in a region with well-defined seasons. Its purpose is to improve its thermal comfort during the cooling period by maximizing Natural Ventilation Effectiveness (NVE) and diminishing annual building energy demand, namely Total Cooling Loads (TCL) and Total Heating Loads (THL). Following a structured workflow, divided into (i) model setting, (ii) Sensitivity Analyses (SA), and (iii) Multiobjective Optimization (MOO), the process is straightforwardly implemented through a 3D parametric modeling platform. After building set up, the input variables number is firstly reduced with SA, and the last step runs with an innovative model-based optimization algorithm (RBFOpt), particularly appropriate for time-intensive performance simulations. The impact of design variables on the three-performance metrics is comprehensively discussed, with a direct relationship between NVE and TCL. MOO results indicate a great potential for natural ventilation and heating energy savings for the residential building set as a reference, showing an improvement between 14–87% and 26–34% for NVE and THL, respectively. The approach meets the current environmental demands related to reducing energy consumption and CO₂ emissions, which include passive design implementations, such as natural or hybrid ventilation. Moreover, the design solutions and building orientation, window-to-wall ratio, and envelope properties could be used as guidance in similar typologies and climates. Finally, the adopted framework configures a practical and replicable approach for studies aiming to develop high-performance buildings through MOO.

Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos foi publicado no Brasil em fevereiro de 2009 como parte do Programa Brasileiro de Etiquetagem do INMETRO. Contém dois métodos de avaliação: o método prescritivo e o método de simulação. Neste artigo, o método prescritivo é rapidamente descrito para que seus fundamentos sejam discutidos, indicando especificidades e aplicações do método. É apresentada a aplicação deste método em um edifício existente, considerando 13 alternativas para a determinação dos níveis de eficiência da envoltória, sistema de iluminação e sistema de condicionamento de ar. Mostrou-se os casos nos quais o método de simulação é mais indicado que o prescritivo, por limitações deste último - os resultados variaram de níveis de eficiência A, mais elevados, a E, de baixa eficiência. Dessa forma, mostrou-se o potencial de avaliação do método prescritivo.

Building upon the knowledge accumulated from a comprehensive research program on double skin façades (DSFs), this study explores two design enhancements for buildings in tropical climates. Thermal and energetic benefits of the inclusion of mechanical ventilation within the DSF cavity and electricity generation from the PV systems have been determined across a wide spectrum of Brazilian climates. Using computational simulations, DSF models with two fan configurations, placed solely at the top of the DSF and distributed along the height of the cavity, are evaluated. Annual distribution of thermal comfort acceptance and impact on energy demands from HVAC systems and contribution from the PV systems is analyzed. Results demonstrated wide variations of energy performance in relation to the climatic conditions. The ‘Cool’ climate zone presented most significant benefits from the proposed design enhancements resulting in electricity surplus. On the other hand, electricity generated from PV in the moderate climate zone can only cover about 30% of the HVAC energy consumption, whereas energy savings in the ‘hot’ zone are the lowest with only 15% of electricity contributed from the PV systems. The results of this paper contribute to the early stage of design when considering the adoption of DSF in tropical climates.

Resumo O desenvolvimento da tecnologia computacional nas últimas décadas levou a otimização associada à parametrização a possibilitar o desenvolvimento de projetos de melhor desempenho, com ou sem integração com a simulação. O intuito deste trabalho foi aplicar a otimização baseada em simulação na forma de uma edificação residencial unifamiliar com o objetivo de encontrar a composição que apresentasse o melhor desempenho térmico com o menor custo dos materiais construtivos, considerando-se restrições estruturais. Foram utilizados os programas Rhinoceros e Energy Plus, além de plug-ins para modelagem paramétrica, o intercâmbio de informações entre os programas e a condução da otimização. Foram realizadas duas simulações, a primeira considerando os custos dos componentes construtivos e os graus-hora de aquecimento e resfriamento combinados e a segunda considerando os custos e graus-hora de aquecimento, que produziu resultados mais relevantes. Dois casos de cada solução de Pareto foram selecionados para análise, dentre 19,8 mil e 27,4 mil casos obtidos com uso de algoritmos evolucionários. Apesar das limitações de algumas das ferramentas, foi verificado um grande potencial de aplicação deste método no desenvolvimento de projetos arquitetônicos.