Modular Multi-family Construction (Construção multifamiliar modular): A Field Study of Energy Code Compliance and Performance through Offsite Prefabrication (Um estudo de campo sobre a conformidade com o código de energia e o desempenho por meio da pré-fabricação externa)
Kevin Grosskopf é professor da Universidade de Nebraska-Lincoln
A pré-fabricação em um ambiente de fábrica pode melhorar o desempenho dos edifícios modulares em comparação com os edifícios tradicionais construídos no local. Para validar essa premissa, o Departamento de Energia dos EUA (DOE) financiou um estudo de três anos, de 2020 a 2023, comparando o desempenho energético de mais de 50 edifícios multifamiliares modulares e construídos no local em construção em Los Angeles, São Francisco, Filadélfia e Seattle. Além do desempenho energético, o DOE também estava interessado na possível economia de custos da construção modular, bem como em outras oportunidades e desafios do mercado.
Guindaste instalado em um canteiro de obras modular (VBC), Filadélfia, PA, 2022. Projeto de uso misto de 260.000 pés quadrados composto por 5 andares e 410 unidades modulares residenciais sobre 2 andares de pódio comercial construído no local.
Parte I - Desempenho energético
Os edifícios multifamiliares selecionados para este estudo tinham em média 6 andares, 140.390 pés quadrados e 144 unidades. Foram coletados dados sobre vários sistemas de materiais e equipamentos relacionados à energia. A coleta de dados para cada projeto começou com uma revisão do plano seguida de duas inspeções de campo. Para projetos modulares, a primeira inspeção foi realizada na fábrica e uma segunda inspeção foi realizada no local da construção. Os resultados indicam que o desempenho dos principais materiais e equipamentos relacionados à energia na construção multifamiliar modular foi um pouco melhor do que o encontrado na construção no local, especialmente nas zonas climáticas 3 (Los Angeles e São Francisco).
O estudo do DOE também analisou o desempenho energético pós-ocupação de outros 20 edifícios multifamiliares modulares concluídos entre 2013 e 2022 nessas mesmas áreas. Embora pareça haver pouca diferença entre o uso anual de energia em edifícios multifamiliares modulares (36,0 kBtu/pés quadrados/ano) em comparação com mais de 120 edifícios construídos no local (35,8 kBtu/pés quadrados/ano), as pontuações ENERGY STAR™ para os modulares (86) foram mais altas, em média, em comparação com os construídos no local (81).
Como a maioria dos edifícios modulares desse estudo era de moradias econômicas, as unidades de apartamentos eram menores, em média (560 pés quadrados), em comparação com as unidades construídas no local (830 pés quadrados). Como resultado, a densidade de ocupantes em edifícios modulares multifamiliares era de 30% a 50% maior. Quando normalizado para isso, o desempenho energético da construção multifamiliar modular é provavelmente (muito) melhor do que o da construção no local. Embora tenham sido observadas poucas diferenças entre os tipos de materiais e equipamentos usados na construção multifamiliar modular ou na construção no local, a qualidade da instalação pareceu ser significativamente melhor na modular.
Parte II - Oportunidades e desafios do mercado
Durante as inspeções na fábrica e no canteiro de obras, foram realizadas entrevistas com as partes interessadas no projeto para identificar as principais oportunidades e desafios de implementação no mercado. Os resultados sugerem que a vantagem mais significativa da construção modular é a economia de cronograma. A pré-fabricação externa pode ocorrer simultaneamente à construção no local, reduzindo o tempo, a sobrecarga do projeto e o impacto do clima. De modo geral, os edifícios modulares deste estudo foram concluídos de 25% a 30% mais rápido, em média, quando comparados aos edifícios construídos no local. Apesar dos custos adicionais de transporte, a construção modular (US$ 243/pé quadrado) também foi considerada competitiva em termos de custo em relação à construção no local (US$ 251/pé quadrado), principalmente quando se consideram os cronogramas de construção reduzidos e a velocidade de colocação no mercado.
No entanto, ainda existem barreiras persistentes para o crescimento do mercado modular, incluindo um setor de construção que não está disposto a mudar dos métodos tradicionais de construção no local, a consideração do modular muito tarde no processo de projeto, a falta de padrões modulares do setor e os riscos associados aos construtores modulares como fornecedores ou subcontratados de grande porte no processo de entrega de projeto, licitação e construção.
Para resolver esses problemas, alguns fabricantes assumiram um papel mais importante no processo de projeto, fabricação e construção. Especificamente, os fabricantes começaram a oferecer soluções de construção "prontas para uso", fornecendo serviços de projeto, fabricação e construção internamente. Ao fazer isso, o compromisso com a modularidade é assumido no início do projeto, economizando tempo e dinheiro. O relacionamento ineficiente e até mesmo contraditório entre projetistas, fabricantes e empreiteiros do local é substituído por um único contrato de preço fixo entre o desenvolvedor e o fabricante antes do início da produção. Os lucros são vinculados ao desempenho geral do projeto, e não ao desempenho de participantes individuais no processo tradicional de projeto, licitação e construção.
Linha de produção em uma fábrica modular (Nashua Builders), Nampa ID, 2023.
Conclusão
Com maior controle sobre o design do projeto, bem como sobre o número e o cronograma dos projetos realizados, os fabricantes modulares no processo de design-fabricação-construção podem alcançar melhor a padronização do produto em suas fábricas e manter a produção entre os ciclos do projeto. Ao fazer isso, as fábricas podem ser operadas com mais eficiência e com menos rotatividade de funcionários.
Faça o download do relatório completo
Faça o download de uma cópia completa do relatório de 2023 de Kevin Grosskopf "Modular Multi-family Construction: A Field Study of Energy Code Compliance and Performance through Offsite Prefabrication" (Um estudo de campo sobre conformidade com o código de energia e desempenho por meio de pré-fabricação externa)
Mais sobre a Modular Advantage
Mind the Gap: The Interface Between Onsite and Offsite Construction
Every design for manufacture and assembly (DfMA) project — modular, mass timber, or panelized — is really two projects joined at a seam. One is built in a controlled factory to millimeter tolerances; the other in the field, in weather, to the looser tolerances of poured concrete and human hands. Between them sits an interface: where the factory’s precision meets the site’s reality.
Rules, Rails & Repeatability: Applying DfMA to Modular Healthcare
DfMA offers several advantages for healthcare projects, with faster delivery among the most valuable. Schedule matters when building new facilities, expanding campuses, renovating existing space or bringing care closer to communities that need it.
Precision and Possibility: Demands of DfMA and What Modular Mass Timber Makes Possible
Mass timber does not automatically create an efficient modular building. Its precision makes early coordination more important: fabricated components will accurately reproduce both the team’s solutions and its mistakes. The material’s advantages are realized only when supported by an equally precise design and delivery process.
Catch It in the Factory, Not in the Field: Smarter Testing for Modular Builds
Integrating watertightness and airtightness testing into factory workflows transforms quality assurance from a reactive process into a proactive commissioning strategy. It ensures that every module shipped is field ready and resilient for transportation while also supporting the ability of the modular construction industry to make buildings better.
Modular Construction Contracts: Key Considerations for Successful Canadian Projects
Starting a modular project with a well-developed contract protects both the owner and the contractor. It will help keep the project on track and on budget, and it will improve quality from the factory floor to final installation on-site.
Modular by Design: Turning Architecture into a Manufacturing System
Modular construction is often presented as a faster way to build. Speed, however, is only one part of its value. The larger opportunity is to create a coordinated design and production system that improves quality, reduces uncertainty, and allows a building to move efficiently from concept design through manufacturing, transportation, installation, and completion.
Repeatability Begins with Trust: What Alora at Dry Creek Reveals About Scaling Modular Housing
Alora at Dry Creek, a 329-unit, multifamily community comprising five four-story buildings in Centennial, Colorado, demonstrates how repeatable design, standardized manufacturing and early collaboration can work together to create a model that is not only faster to deliver, but easier to replicate across future projects.
T.R. Arnold: The Art of Third-Party Inspections
T.R. Arnold (TRA), a third-party inspection company in Elkhart, Indiana, contracts with modular manufacturers across the US. Manufacturers register with each state to which they intend to send their modules and may be required to hire a third-party inspection company.
Creating an ‘Ecosystem for Innovation:’ 50+ Years of Modular Construction Oversight in Virginia
Virginia’s modular building program began in 1973, with the implementation of the Virginia Industrialized Building Unit and Mobile Home Safety Regulations. Now it’s leading the country in modular code adoption.
Understanding Thermal Barriers Compliance Methods & Emerging NFPA-275 Foam Plastic Technologies
New fire barrier technologies are improving total costs and margins in major areas of construction, such as commercial, government, union and prevailing wage projects. These benefits translate into other large fringe areas, such as agriculture, commercial cold storage facilities, grow houses, outbuildings, military and aviation hangars.