3 Iniciatica Cs 11.11.2009 Ricardo Sa

INICIATIVA CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL

Simulação Dinâmica:

uma ferramenta de análise do desempenho energético de edifícios

NOVEMBRO, 2009

ENQUADRAMENTO

CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL

CERTIFICAÇÃO ENERGÉTICA

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

É uma das ferramentas de optimização do desempenho energético

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

(notas prévias)

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

• A importância do utilizador (simulador):• Capacidade critica de análise de análise dos resultados: as rotinas de cálculo raramente se

enganam (mas enganam…) mas, nos “softwares” mais avançados, o n.º de variáveis é de tal forma relevante que é extremamente fácil haver enganos;

• Conhecimento profundo de “física dos edifícios” (quer para analisar resultados quer como garante da qualidade da introdução de dados);

• Conhecimento profundo dos sistemas energéticos, em particular no que respeita ao sistema de AVAC (funcionamento de cada equipamento, forma como se interligam – esquema de princípio – e estratégias de controlo) mas também dos equipamentos de iluminação (ex.: a correcta contabilização dos consumos das lâmpadas, incluindo todos os auxiliares – ex.: balastros)

• Domínio das especificidades do programa e dos programas auxiliares (ex.: AUTOCAD).

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

• A importância dos indicadores:• Parciais, como auxiliares de análise dos resultados;

• Globais, para efeitos de “benchmarking” (como é o caso da classificação energética). Para este efeito, o “benchmarking” com base no conceito de “Notional Building” é mais adequado (e prudente, pelo menos numa fase inicial) do que o “benchmarking” com valores absolutos…

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

15,2

22,8

15,0

40,0

0

10

20

30

40

50

Bingos e Clubes Sociais Escritórios

kgep

/m2 .a

no

Iluminação (10W/m2) e equipamentos

Limite DL 79/2006

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA• A importância do “software”:

• Resultados coerentes com os indicados na ASHRAE 140 (que não se destina a acreditar “softwares”, apenas elenca indicadores de desempenho energético obtidos com alguns “softwares” de simulação (DOE2, TRNSYS, E+, TRACE, ESP, BLAST, etc.) para um conjunto de “edifícios” bem definidos em condições climáticas conhecidas (e portanto, reprodutíveis em qualquer “ambiente”).

Nota: existe uma Norma Europeia com objectivos semelhantes à ASHRAE 140 mas que define resultados de referência para um conjunto de modelos e limites máximos para o erro admissível.

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

Sistema ar-água(ar exterior a temperatura neutra)

Sistema ar-água(ar exterior sem controlo de temperatura)

Sistema 100% ar

• A importância do “software”:• Capacidade para simular detalhadamente e de forma integrada com o edifício os sistemas de

climatização.

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

• A importância do “software”:• Edifícios de grande dimensão, com centrais de produção de energia térmica complexas:

• controlo e sequenciação de chillers;• curvas de rendimento em função das condições de carga e das temperaturas;• circuitos primários (ex.: isolamento hidráulico de chillers que não estão a funcionar);• circuitos de condensação;• …

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DINÂMICA

• A importância do “bom-senso”:• A regra dos 80 / 20 (80% do conhecimento sobre o desempenho energético de um edifício

consegue-se com os primeiros 20% de esforço. Para atingir os restantes 20% de conhecimento é necessário um esforço muito superior, que na esmagadora maioria dos casos não se justifica);

• O “segredo” está em ser capaz de saber quais as simplificações que se podem fazer e quais as que não se podem… mais uma vez, A IMPORTÂNCIA DO UTILIZADOR !

“CASE STUDY”

“CASE STUDY”

“CASE STUDY”

“CASE STUDY”

Corpos A e B Material Resistência térmica [m2.K/W]

Reboco de calAlvenaria granito

Reboco de calReboco de calAlvenaria granitoReboco de calTelhaCamada de arCamada impermeabilizanteRoofmate

ContraplacadoSoalho de madeira

Argamassa de consolidação

BetãoSoalho de madeiraLã de rochaCamada de ar

PladurReboco de calAlvenaria granito

Reboco de calPladurCamada de arPladur

Parede interior - 2 0.61

Pavimento exterior 0.20

Pavimento interior 1.90

Parede interior - 1 0.11

Parede Exterior - 1 0.23

Parede Exterior - 2 0.16

Cobertura exterior 2.25

“CASE STUDY”

Corpo C Material Resistência térmica [m2.K/W]

GranitoCamada de arWallmateBetãoReboco de cimentoReboco sinteticoWallmateBetãoReboco de cimentoGranitoCamada de arTela betuminosaRoofmateBetãoCamada de arLã de rochaGesso cartonadoMarmorite + BetonilhaFloormateBetãoMarmorite + Betonilhamanta acústicaBetãoCamada de arla de rochagesso cartonadoReboco de cimento

Tijolo de 11cm

Reboco de cimentoParede interior 0.18

Cobertura exterior 3.77

Pavimento exterior 1.17

Pavimento interior 1.61

Parede Exterior - 1 1.70

Parede Exterior - 2 1.59

“CASE STUDY”

• Condições de funcionamento (horários, densidades de ocupação, etc.):• definidas pelo “dono-de-obra” (que neste caso também será o utilizador);• temperatura de utilização (controlo em “dead-band” dos 20 ºC aos 25 ºC);

• Sistema de Iluminação:• avaliação de elementos de projecto;

• 15 W/m2;

• controlo manual local controlo temporizado (GTC);

• Sistema AVAC:• “Chiller” (ar-água) + caldeira;• Primários (caudal constante) / secundários (caudal variável para a água fria, caudal constante

para a água quente);

• 4 tubos;

• 100% ar nos auditórios e galerias (UTA’s)• Ar-água nos escritórios (UTAN e VC’s)

“CASE STUDY”

“CASE STUDY”

“CASE STUDY”

35

22

69

54

0

20

40

60

80

Caso Base Caso Final Caso Base Caso Final

Condições reais Condições nominais

tep

Δ = 37%

Δ = 22%

“CASE STUDY”

CONCLUSÕES

• A eficiência energética é uma vertente fundamental da sustentabilidade: um edifício não se pode dizer sustentável se não for energeticamente eficiente;

• No entanto, importa estar consciente de que a sustentabilidade não se esgota na eficiência energética: um edifício não se pode considerar sustentável só porque é energeticamente eficiente;

• As outras vertentes da sustentabilidade – utilização eficiente do recurso água, minimização dos impactos ambientais associados aos materiais de construção, de materiais, minimização de impactos locais, etc. são igualmente relevantes e não há nenhuma razão para não serem igualmente consideradas.

CONCLUSÕES

• As ferramentas de simulação dinâmica são uma ferramenta eficaz na selecção das intervenções para a eficiência;

• Têm é de ser bem utilizadas (senão corre-se o risco de se transformarem numa perda de tempo e de recursos):• bons indicadores para permitir uma análise expedita de resultados e um “benchmarking”

eficaz;• bons programas de cálculo, em particular no que respeita à interligação entre o edifício e

os sistemas AVAC;

• utilizadores competentes, com profundo “know-how” de física de edifícios, sistemas energéticos de AVAC e iluminação, etc..

CONCLUSÕES