Análise energética de edifício da Segurança Social em Lisboa...de uma película de controlo solar nos vãos envidraçados que se traduziria numa diminuição de 3.4% do consumo

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Análise energética de edifício da Segurança Social em

Lisboa

Cláudia da Saúde Pereira Mafra

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Mecânica

Júri

Presidente: Professor Doutor Mário Manuel Gonçalves da Costa

Orientador: Professor Doutor João Luís Toste de Azevedo

Co-Orientador: Professor Doutor Miguel Neves Perez Águas

Vogal: Professor Doutor Carlos Augusto Santos Silva

Maio de 2011

i

Agradecimentos

Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao Professor João Luís Toste de Azevedo, pela

permanente disponibilidade e apoio imprescindíveis à realização deste trabalho. E também ao

Professor Miguel Neves Perez Águas, por toda a ajuda prestada e empenho na obtenção de

material de análise de dados indispensável.

Gostaria também de agradecer ao Dr. António Rodrigues, pela sua persistência para a

aquisição de dados relativos ao edifício, que foram essenciais para a realização deste estudo.

E também ao Dr. António Pimentel Aguiar, pela sua disponibilidade e esforço para a aquisição

destes dados.

À GALP Energia, por permitir a realização deste estudo, no âmbito dos estágios do programa

GALP Energia 20-20-20, em especial ao Eng. Ricardo Leite, pela sua disponibilidade, apoio e

sugestões para a abordagem inicial e desenvolvimento deste trabalho.

À Lisboa E-Nova Agência Municipal de Energia e Ambiente, nomeadamente à Engenheira

Joana Fernandes e ao Eng. Nuno Cegonho, pela cedência de material de aquisição de dados e

informações prestadas.

À Dª. Alice Martins pelo apoio prestado quando foram realizados os levantamentos no edifício.

Aos meus pais, pelos valores que me transmitiram, compreensão, apoio total e paciência.

Aos meus amigos, em especial ao Pedro, à Pakika e ao João, por toda a ajuda e força que

sempre me deram.

ii

Resumo

A gestão dos recursos de energia é hoje em dia um dos principais desafios que, a nível

mundial, a sociedade moderna enfrenta. Assegurar a eficiência energética é, provavelmente,

um dos temas que reúne actualmente maior consenso na comunidade internacional, devido às

múltiplas vantagens e à necessidade de fazer uma utilização racional da energia.

A presente dissertação centra-se numa análise comparativa de diferentes estratégias de

melhoria da eficiência energética, tendo como objecto de estudo o edifício da Segurança Social

da Av. da República, em Lisboa.

Pretende-se, assim, estimar a redução dos consumos energéticos resultante da implementação

de soluções de melhoria da eficiência energética, utilizando para tal uma ferramenta de

simulação dinâmica – o programa ESP-r. O modelo de simulação utilizado foi elaborado com

base nos dados da factura energética mensal do edifício e em levantamentos realizados.

Das várias soluções estudadas, conclui-se que uma medida tão simples quanto a utilização de

extensões eléctricas com interruptor pode significar uma poupança anual no consumo de

energia de cerca de 8.6%, denotando que a eficiência energética passa em grande parte pela

consciencialização e mudança de hábitos dos ocupantes dos edifícios. Foi sugerida a aplicação

de uma película de controlo solar nos vãos envidraçados que se traduziria numa diminuição de

3.4% do consumo de electricidade. A utilização de uma bomba de calor na zona A do edifício,

permitiria uma redução do consumo de energia em climatização nesta zona de 28.0%. Da

implementação simultânea das medidas analisadas obter-se-ia uma redução máxima do

consumo energético total de 29.7%.

PALAVRAS-CHAVE: Eficiência energética, ESP-r, medidas passivas, medidas activas,

simulação dinâmica.

iii

Abstract

Nowadays, energy resources management is one of the main challenges faced by the modern

society worldwide. Due to its multiple benefits and the need of making a rational use of energy,

ensuring energy efficiency is a topic currently most agreed upon by the international community,

The present dissertation focuses on a comparative analysis of various strategies to improve

energy performance of a Social Security building located in Av. da República, in Lisbon.

Using the dynamic simulation tool ESP-r, this work estimates the reduction of energy

consumption resulting from the implementation of improving energy efficiency solutions. The

simulation model used was based upon monthly energy bills, other accumulated data and

surveys performed in the building.

After examining several solutions, the study concluded that a simple measure as using

extension cords with switches could result in an annual decrease in energy consumption of

8.6%. This demonstrates that energy efficiency can in large port be achieved by awareness and

by changes in the habits of building occupants. It also suggested the application of a solar

control film in the glazing in the building might result in a 3.4 % decrease in electricity

consumption. The use of a heat pump in the A area of the building would reduce energy

consumption in air conditioning in this area by 28.0%. With simultaneous implementation of all

the studied measures, it would be possible to achieve a maximum reduction in total energy

consumption of 29.7%.

KEYWORDS: Energy efficiency, ESP-r, passive measures, active measures, dynamic

simulation.

iv

Índice

Agradecimentos ..........................................................................................................................i

Resumo........................................................................................................................................ii

Abstract.......................................................................................................................................iii

Índice ..........................................................................................................................................iv

Índice de Figuras ......................................................................................................................vii

Índice de Tabelas .......................................................................................................................xi

Abreviaturas e Simbologia.......................................................................................................xv

1. Introdução................................................................................................................................1

1.1. Motivação e Enquadramento............................................................................................1

1.2. Revisão Bibliográfica.........................................................................................................4

1.3. Objectivo...........................................................................................................................5

1.4. Organização......................................................................................................................6

2. Metodologia de Análise..........................................................................................................8

2.1. Aquisição de Dados..........................................................................................................8

2.2. Térmica de Edifícios..........................................................................................................9

2.2.1. Transmissão de Calor.............................................................................................9

2.2.2. Ganhos Internos...................................................................................................10

2.2.3. Simulação Dinâmica – Programa ESP-r...............................................................11

2.3. Caracterização Climática da Região de Lisboa..............................................................13

2.4. Medidas de Eficiência Energética...................................................................................13

3. Caracterização do Edifício....................................................................................................15

3.1. Descrição da Zona A.......................................................................................................15

3.1.1. Áreas....................................................................................................................16

3.1.2. Ocupação.............................................................................................................16

3.1.3. Potência Instalada................................................................................................17

3.1.4. Iluminação............................................................................................................18

3.1.5. Equipamento.........................................................................................................19

3.1.6. Climatização.........................................................................................................21

3.1.7. Ventilação Natural................................................................................................22

3.2. Descrição da Zona B.......................................................................................................23

3.2.1. Áreas....................................................................................................................23

3.2.2. Ocupação.............................................................................................................24

3.2.3. Potência Instalada................................................................................................25

3.2.4. Iluminação............................................................................................................25

v

3.2.5. Equipamento.........................................................................................................26

3.2.6. AVAC....................................................................................................................28

3.3. Estimativa dos Consumos Energéticos Mensais............................................................29

3.4. Perfil Energético do Edifício Estimado............................................................................30

3.5. Análise da Factura Energética........................................................................................31

3.5.1. Tarifário de Electricidade......................................................................................32

3.5.2. Comparação do Consumo Estimado com o Real.................................................34

3.6. Construção......................................................................................................................35

3.7. Enquadramento Legislativo.............................................................................................36

4. Modelação do Edifício...........................................................................................................37

4.1. Caracterização do Modelo de Referência.......................................................................38

4.2. Validação do Modelo.......................................................................................................40

4.2.1. Fontes de Incerteza..............................................................................................40

4.2.2. Consumos em Climatização Obtidos por Simulação e Comparação com Valores

Estimados............................................................................................................40

4.2.3. Comparação do Consumo Obtido por Simulação com o Real.............................42

4.2.4. Perfil Energético do Edifício Simulado..................................................................43

4.3. Indicador de Eficiência Energética (IEE).........................................................................44

4.3.1. IEEref-exist e IEEref-novos............................................................................................45

4.3.2. IEEreal-facturas...........................................................................................................45

4.3.3. IEEreal-simulado e IEEnom............................................................................................46

4.4. Classificação Energética.................................................................................................50

5. Propostas de Melhoria da Eficiência Energética................................................................51

5.1. Problemas Identificados e Soluções Sugeridas..............................................................52

5.2. Utilização de Extensões Eléctricas com Interruptor........................................................54

5.2.1. Poupança, Investimento e Viabilidade Económica...............................................54

5.3. Aplicação de Película de Controlo Solar.........................................................................56

5.3.1. Ganho Solar..........................................................................................................57

5.3.2. Potência de Frio/Calor..........................................................................................59


5.4. Instalação de uma Bomba de Calor para Climatização da Zona A.................................63

5.4.1. Unidades Interiores...............................................................................................63

5.4.2. Unidades Exteriores.............................................................................................65


5.5. Substituição das Unidades de A/C Mais Antigas da Zona A...........................................67

5.5.1. Unidades Exteriores e Interiores..........................................................................67


5.6. Substituição da Bomba de Calor Utilizada para Climatização no Piso 0 e Isolamento da

Sala de Espera................................................................................................................69

5.6.1. Medições Efectuadas na Sala de Espera.............................................................69

vi

5.6.2. Temperatura Interior e Necessidades de Frio/Calor (Simulação)........................73

5.6.3. Unidades Exteriores e Interiores..........................................................................77


5.7. Instalação de Painéis Fotovoltaicos na cobertura Superior............................................78


5.8. Ventilação na Área de Alimentação................................................................................79

5.9. Implementação Combinada das Medidas Anteriores......................................................80

5.9.1. Consumo de Energia Antes e Após Implementação das Medidas.......................81

6. Conclusão..............................................................................................................................82

7. Referências Bibliográficas...................................................................................................85

8.Anexos

I. Caracterização do Edifício..................................................................................................I-1

I.1 Plantas dos Pisos do Edifício (Modelo ESP-r)..........................................................I-1

I.2 Área por Divisão........................................................................................................I-4

I.3 Questionário Cedido aos Trabalhadores do Edifício.................................................I-7

I.4 Ocupação nos Gabinetes da Zona A........................................................................I-8

I.5 Potência Instalada por Divisão..................................................................................I-9

I.6 Unidades de A/C Instaladas na Zona A..................................................................I-11

II. Temperatura em Lisboa nos Anos de 2007, 2008 e 2009................................................II-1

III. Preços da Electricidade..................................................................................................III-1

IV. Aplicação de Película de Controlo Solar........................................................................IV-1

IV.1 Propriedades Ópticas do Vidro Simples sem e com Película...............................IV-1

IV.2 Ganho Solar Actual e com Aplicação de Película em Cada Divisão da Zona A..IV-2

IV.3 Resultados Simulações: Necessidades de Frio/Calor na Situação Actual e com

Aplicação de Película...................................................................................................IV-5

V. Instalação de uma Bomba de Calor para Climatização da Zona A..................................V-1

V.1 Capacidades Necessárias e Instaladas em cada Gabinete...................................V-1

V.2 Distribuição das Unidades Interiores e Exteriores..................................................V-2

V.3 Resultados das Simulações: Necessidades de Frio/Calor de Cada Gabinete.......V-3

VI. Consumo de Energia Antes e Após Implementação das Medidas................................VI-1

vii

Índice de Figuras

Figura 1 – Distribuição do consumo de energia final em electricidade por sector em Portugal

[14]...........................................................................................................................................4

Figura 2 – Relação entre módulos e bases de dados do ESP-r [28]..........................................12

Figura 3 – Fachada Oeste do edifício (Av. da República)...........................................................15

Figura 4 – Área disponível por ocupante.....................................................................................17

Figura 5 – Comparação dos perfis de ocupação real e nominal (indicado pelo RSECE)...........17

Figura 6 – Comparação dos perfis de iluminação real no Verão e nominal (indicado pelo

RSECE)..................................................................................................................................18

Figura 7 – Comparação dos perfis de iluminação real no Inverno e nominal (indicado pelo

RSECE)..................................................................................................................................18

Figura 8 – Comparação dos perfis de equipamento real e nominal (indicado pelo RSECE)......20

Figura 9 – Comparação dos perfis de utilização das unidades de A/C no Verão e no Inverno..22

Figura 10 – Ar novo por hora por ocupante nos gabinetes da zona A segundo a classe de

exposição ao vento do edifício...............................................................................................23

Figura 11 – Número de utentes por hora na sala de espera.......................................................24

Figura 12 – Perfil de iluminação na zona B.................................................................................25

Figura 13 – Perfis de equipamento nas áreas de alimentação e gabinetes/atendimento...........27

Figura 14 – Desagregação do consumo de energia no edifício (estimativa)..............................31

Figura 15 – Desagregação do consumo de energia em climatização no edifício (estimativa)...31

Figura 16 – Energia activa consumida no edifício nos anos de 2007, 2008 e 2009...................31

Figura 17 – Comparação dos pesos da energia activa consumida e facturada de 2007 a

2009.......................................................................................................................................33

Figura 18 – Comparação do consumo mensal estimado com o real facturado..........................34

Figura 19 – Modelo do edifício no ESP-r: zona A (fachadas Oeste e Este)...............................38

Figura 20 – Modelo do edifício no ESP-r: zona B.......................................................................39

Figura 21 – Comparação do consumo em climatização simulado com o estimado: zona A......41

Figura 22 – Comparação do consumo em climatização simulado com o estimado: zona B......41

Figura 23 – Consumo energético em climatização no edifício: estimado, simulado e “por

factura”...................................................................................................................................42

Figura 24 – Comparação do consumo simulado com o real.......................................................43

Figura 25 – Desagregação do consumo de energia na zona A e na zona B (simulação)..........43

Figura 26 – Desagregação do consumo de energia no edifício (simulação)..............................43

Figura 27 – Desagregação do consumo de energia em climatização no edifício (simulação)...43

Figura 28 – Distribuição das unidades de A/C em relação às classes de CEE..........................53

Figura 29 – Resultado da aplicação da película de controlo solar [42].......................................56

Figura 30 – Ganho solar dos gabinetes, por unidade de área de pavimento, ao longo de um dia

típico de Verão: actualmente e com película.........................................................................58

viii

Figura 31 – Ganho solar dos gabinetes, por unidade de área de pavimento, ao longo de um dia

típico de Inverno: actualmente e com película.......................................................................58

Figura 32 – Variação da potência de frio necessária na zona A ao longo do dia (Verão):

actualmente e com película....................................................................................................60

Figura 33 – Variação da potência de calor necessária na zona A ao longo do dia (Inverno):

actualmente e com película....................................................................................................60

Figura 34 – Potência máxima de frio necessária e instalada nos gabinetes da zona A.............64

Figura 35 – Potência máxima de calor necessária e instalada nos gabinetes da zona A..........64

Figura 36 – Comparação da temperatura medida na sala de espera (16/Set./2010) com a

exterior (dados do IM)............................................................................................................70

Figura 37 – Comparação da humidade relativa medida na sala de espera (16/Set./2010) com a

exterior (dados do IM)............................................................................................................70

Figura 38 – Comparação das humidades específicas interior e exterior....................................71

Figura 39 – Variação da fracção de CO2 durante o dia na sala de espera (30/Set./2010).........72

Figura 40 – Redução da fracção de CO2 durante a noite na sala de espera (30/Set./2010)......73

Figura 41 – Potência de frio na sala de espera no Verão na situação actual e se esta fosse

isolada....................................................................................................................................74

Figura 42 – Temperatura na sala de espera no Verão na situação actual e se esta fosse

isolada....................................................................................................................................74

Figura 43 – Potência de calor e de frio na sala de espera no Inverno na situação actual e caso

esta fosse isolada...................................................................................................................75

Figura 44 – Temperatura na sala de espera no Inverno na situação actual e se esta fosse

isolada....................................................................................................................................75

Figura 45 – Estimativa da variação do ar novo por hora por ocupante, proveniente do A/C,

durante o horário de atendimento na sala de espera.............................................................76

Figura 46 – Potência de frio necessária no atendimento e na tesouraria no Verão...................76

Figura 47 – Potência de calor necessária no atendimento e tesouraria no Inverno...................77

Figura 48 – Temperatura no refeitório: Verão e Inverno.............................................................79

Figura 49 – Temperatura na cozinha, copa e bar: Verão e Inverno............................................80

Figura 50 – Consumo de energia antes e após implementação combinada das medidas.........81

Figura A.1 – Plantas dos pisos no modelo do edifício: zona A................................................I-1,2

Figura A.2 – Plantas dos pisos no modelo do edifício: zona B...................................................I-3

Figura A.3 – Valores diários das temperaturas máxima, média e mínima no mês de Janeiro nos

anos de 2007, 2008 e 2009..................................................................................................II-1

Figura A.4 – Transmissividade, reflectividade e absorvidade do vidro simples........................IV-1

Figura A.5 – Transmissividade, reflectividade e absorvidade do vidro simples com película..IV-1

Figura A.6 – Arrefecimento necessário nos gabinetes da fachada Este dos pisos 1 e 2 na

situação actual.....................................................................................................................IV-5

Figura A.7 – Arrefecimento necessário nos gabinetes da fachada Este dos pisos 1 e 2 com

aplicação de película...........................................................................................................IV-6

ix

Figura A.8 – Aquecimento necessário nos gabinetes da fachada Este dos pisos 1 e 2 na


Figura A.9 – Aquecimento necessário nos gabinetes da fachada Este dos pisos 1 e 2 com





aplicação da película...........................................................................................................IV-7
















aplicação de película.........................................................................................................IV-10


situação actual...................................................................................................................IV-10


aplicação de película.........................................................................................................IV-10

Figura A.22 – Arrefecimento necessário nos gabinetes do piso 1.............................................V-3

Figura A.23 – Aquecimento necessário nos gabinetes do piso 1..............................................V-4












x




Figura A.38 – Arrefecimento necessário nos gabinetes do piso 9............................................VI-1

Figura A.39 – Aquecimento necessário nos gabinetes do piso 9.............................................VI-1

Figura A.40 – Consumo de energia antes e após implementação das medidas sugeridas.....VI-1

xi

Índice de Tabelas

Tabela 1 – Metodologia utilizada para a obtenção de dados........................................................8

Tabela 2 – Potências eléctricas dos equipamentos presentes no edifício encontradas na

literatura.................................................................................................................................10

Tabela 3 – Resumo das normais climatológicas da região de Lisboa........................................13

Tabela 4 – Tipologias da zona A: áreas de pavimento e de envidraçados.................................16

Tabela 5 – Potência de cada tipo de equipamento (modos de utilização e stand-by e fontes) e

horas diárias de funcionamento.............................................................................................19

Tabela 6 – Distribuição da potência instalada e energia consumida por tipo de equipamento na

zona A e número médio de horas de funcionamento de cada equipamento unitário............21

Tabela 7 – Rph devida à infiltração segundo a classe de exposição ao vento das fachadas do

edifício....................................................................................................................................23

Tabela 8 – Tipologias da zona B: áreas de pavimento e de envidraçados.................................24

Tabela 9 – Ocupação em cada divisão: número de ocupantes, carga térmica absoluta (W) e por

unidade de área (W/m2), horários de início e de fim e total de horas de permanência.........25

Tabela 10 – Potência de cada tipo de equipamento (modos de utilização e stand-by e fontes) e

horas diárias de funcionamento.............................................................................................26

Tabela 11 – Distribuição da potência instalada e energia consumida por tipo de equipamento

na zona B e número médio de horas de funcionamento de cada equipamento unitário.......28

Tabela 12 – Bomba de calor utilizada na climatização do piso 0: modelo, potência eléctrica,

capacidades, εF, COP e refrigerante......................................................................................28

Tabela 13 – Unidades interiores de A/C do piso 0: tipo, modelo, potência eléctrica,

capacidades, εF e COP..........................................................................................................29

Tabela 14 – Consumo de energia estimado na zona A: iluminação, equipamento, climatização

e total......................................................................................................................................30

Tabela 15 – Consumo de energia estimado na zona B: iluminação, equipamento, AVAC e

total.........................................................................................................................................30

Tabela 16 – Valores médios dos consumos energéticos nos anos de 2007 a 2009: mínimo,

máximos nas estações de aquecimento e arrefecimento e anual.........................................32

Tabela 17 – Preço médio anual de kWh e preço mensal das potências tomada em hora de

ponta e contratada dos tarifários de média tensão com longas, médias e curtas

utilizações...............................................................................................................................33

Tabela 18 – Valores médios anuais do consumo e potência tomada em horas de ponta e valor

da potência contratada no edifício.........................................................................................33

Tabela 19 – Custo anual da energia consumida no edifício com os tarifários de média tensão

com longas, médias e curtas utilizações................................................................................33

Tabela 20 – Consumo de energia estimado no edifício: iluminação, equipamento, AVAC e

total.........................................................................................................................................34

Tabela 21 – Consumo de energia no horário vazio: real facturado e estimado e erro relativo da

estimativa...............................................................................................................................35

xii

Tabela 22 – Composição estimada dos principais elementos do edifício e respectivos

coeficientes de transmissão de calor.....................................................................................36

Tabela 23 – Coeficiente de transmissão de calor dos vãos envidraçados.................................36

Tabela 24 – Consumo energético em climatização simulado: aquecimento e arrefecimento....40

Tabela 25 – Consumo energético em climatização simulado e erro relativo ao consumo

estimado.................................................................................................................................41

Tabela 26 – Comparação do consumo simulado com o real......................................................42

Tabela 27 – Tipos de IEE [36].....................................................................................................44

Tabela 28 – IEEref-exist e IEEref-novos das tipologias existentes no edifício e do edifício.................45

Tabela 29 - Qglobal, Ap e IEEreal-facturas............................................................................................46

Tabela 30 – Valores de Aext, Aint, V, τ e FF..................................................................................47

Tabela 31 – Valores de NI1, Nii e FCI............................................................................................48

Tabela 32 – Valores de NV1, NVi e FCV.........................................................................................48

Tabela 33 – Valores reais e nominais de Qaq, Qarr e Qout............................................................48

Tabela 34 – Valores reais de IEEI, IEEV e Qout/Ap e IEEreal-simulado...............................................49

Tabela 35 – Valores nominais de IEEI, IEEV e Qout/Ap e IEEnom..................................................49

Tabela 36 – Classes energéticas dos edifícios e respectivas condições a verificar [37]............50

Tabela 37 – Classificação energética do edifício........................................................................50

Tabela 38 – Preços da electricidade nos horários fora do vazio e vazio no Verão e no

Inverno...................................................................................................................................51

Tabela 39 – Classes do coeficiente de eficiência energética de unidades de A/C [39]..............53

Tabela 40 – Resumo dos principais problemas identificados no edifício e das soluções

sugeridas................................................................................................................................54

Tabela 41 – Poupança de consumo associada à utilização de extensões com interruptor........54

Tabela 42 – Consumos e gastos em energia no horário vazio: valores iniciais, finais e

poupança associada..............................................................................................................55

Tabela 43 – Investimento associado à utilização de fichas com interruptor [40]........................55

Tabela 44 – Indicadores de viabilidade económica da utilização de extensões com

interruptor...............................................................................................................................55

Tabela 45 – Dados técnicos da película de controlo solar 3M ScotchTintTM

RE 20 SIARL

[43].........................................................................................................................................57

Tabela 46 – Valores de transmissividade e absorvidade para vidro simples e vidro simples com

película [44]............................................................................................................................57

Tabela 47 – Insolação nos meses de Janeiro e Agosto: dada pelas normais climatológicas [30]

e nos dias típicos escolhidos utilizados na simulação...........................................................57

Tabela 48 – Efeito da película de controlo solar no ganho solar e nas necessidades de

climatização da zona A no Verão e no Inverno......................................................................61

Tabela 49 – Poupança de consumo associada à aplicação de película.....................................62

Tabela 50 – Investimento associado à aplicação de película [45]..............................................62

Tabela 51 – Indicadores de viabilidade económica da aplicação de película.............................62

xiii

Tabela 52 – Modelos Sanyo de unidades interiores considerados: tipo, tamanho, linha,

capacidades de frio e de calor, consumo de energia eléctrica e preço [46], [47]..................64

Tabela 53 – Identificação das hipóteses de substituição de unidades interiores analisadas.....65

Tabela 54 – Modelos Sanyo de unidades exteriores considerados e preço [47]........................65

Tabela 55 – Poupança de consumo associada a cada hipótese da medida sugerida...............66

Tabela 56 – Investimento associado a cada hipótese da medida sugerida................................66

Tabela 57 – Indicadores de viabilidade económica das hipóteses analisadas...........................66

Tabela 58 – Características do conjunto unidade exterior + interior e gabinetes a que

correspondem [48].................................................................................................................67

Tabela 59 – Preço das unidades exteriores e interiores e custo da sua instalação [49]............68

Tabela 60 – Poupança de consumo associada à substituição das unidades mais antigas da

zona A....................................................................................................................................68

Tabela 61 – Investimento associado à substituição das unidades mais antigas da zona A.......68

Tabela 62 – Indicadores de viabilidade económica da substituição das unidades mais antigas

da zona A...............................................................................................................................68

Tabela 63 – Valores médios da temperatura e da humidade relativa medidos na sala de espera

durante o horário de atendimento ao público.........................................................................71

Tabela 64 – Unidades exteriores: modelos, capacidade, consumo eléctrico, εF, COP, número

máximo de unidades interiores e razão entre capacidades das unidades interiores/exteriores

[51].........................................................................................................................................77

Tabela 65 – Modelos, quantidade, capacidades e preço das unidades interiores [47], [51].......77

Tabela 66 – Poupança de consumo associada à substituição da HP do piso 0 e isolamento da

sala de espera.......................................................................................................................78

Tabela 67 – Investimento associado à substituição da HP utilizada para climatizar o piso 0.....78

Tabela 68 – Indicadores de viabilidade económica da substituição da HP utilizada para

climatizar o piso 0...................................................................................................................78

Tabela 69 – Indicadores de viabilidade económica da instalação de painéis fotovoltaicos........79

Tabela 70 – Indicadores de viabilidade económica da combinação das medidas sugeridas.....80

Tabela A.1 – Definição das divisões da zona B: tipologia, área e área de envidraçados...........I-4

Tabela A.2 – Definição das divisões da zona A: tipologia, área e área de envidraçados........I-5,6

Tabela A.3 – Ocupação em cada gabinete: número de ocupantes, carga térmica absoluta (W) e

por unidade de área (W/m2), área disponível por ocupante (m2/ocupante), horários de início

e de fim e total de horas de permanência..............................................................................I-8

Tabela A.4 – Potência absoluta (W) e por unidade de área (W/m2) instalada em cada divisão:

iluminação, equipamentos e climatização.........................................................................I-9,10

Tabela A.5 – Potência absoluta (W) e por unidade de área (W/m2) instalada em cada divisão:

iluminação, equipamentos e AVAC......................................................................................I-10

Tabela A.6 – Unidades de A/C instaladas por divisão: modelo, potência eléctrica, capacidades,

εF, COP e Classe CEE.........................................................................................................I-11

Tabela A.7 – Valores médios mensais das temperaturas máxima e média e da insolação nos

anos de 2007, 2008 e 2009..................................................................................................II-1

xiv

Tabela A.8 – Tarifas de electricidade em vigor desde Janeiro de 2001 para média tensão....III-1

Tabela A.9 – Ganho solar, por unidade de área de pavimento, em cada divisão da zona A num

dia típico de Verão: situação actual (vidro simples), utilizando película de controlo solar nos

envidraçados da fachada Este e redução absoluta e relativa..........................................IV-2,3

Tabela A.10 – Ganho solar, por unidade de área de pavimento, em cada divisão da zona A

num dia típico de Inverno: situação actual (vidro simples), utilizando película de controlo

solar nos envidraçados da fachada Este e redução absoluta e relativa...........................IV-4,5

Tabela A.11 – Capacidades máximas de arrefecimento e de aquecimento (kW) instaladas e

necessárias em cada gabinete da zona A e diferença absoluta e relativa entre o valor

necessário e o instalado.......................................................................................................V-1

Tabela A.12 – Distribuição das 51 unidades interiores pelos gabinetes...................................V-2

Tabela A.13 – Identificação das hipóteses de unidades exteriores analisadas: linha, pisos/

gabinetes que vão climatizar, capacidade necessária, tamanho, capacidade das unidades

exteriores, consumo eléctrico, εF e COP, número máximo de unidades interiores e razão de

capacidades das unidades interiores/exteriores [51]............................................................V-3

xv

Abreviaturas e Simbologia

εF: Eficiência Frigorífica (razão entre as potências de frio e eléctrica nominal)

Rph: Renovações por Hora

A/C: Ar-Condicionado

ADENE: Agência para a Energia

ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers

AVAC: Aquecimento, Ventilação e Ar-Condicionado

CEE: Coeficiente de Eficiência Energética

COP: Coeficiente de Performance (razão entre as potências de calor e eléctrica nominal)

Eco.AP: Programa de Eficiência Energética na Administração Pública

ERSE: Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos

ESE: Empresas de Serviços Energéticos

ESP-r: Environmental Systems Performance - research

GEE: Gases com Efeito de Estufa

HP: Bomba de Calor (Heat Pump)

IEA: Agência Internacional de Energia (International Energy Agency)

IEE: Indicador de Eficiência Energética

IG: Instituto Geofísico da Universidade de Lisboa

IM: Instituto de Meteorologia, I.P. Portugal

INETI: Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação, I.P.

PHP: Potência em Horas de Ponta

PNAC: Programa Nacional para as Alterações Climáticas

PNAEE: Plano Nacional de Acção para a Eficiência Energética

PRE: Plano de Racionalização Energética

xvi

PRS: Período de Retorno Simples

RCCTE: Regulamento das Características do Comportamento Térmico dos Edifícios

RSECE: Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização dos Edifícios

SCE: Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios

VRV: Caudal de Refrigerante Variável (VRF: Variable Refrigerante Flow)

1

1. Introdução

1.1. Motivação e Enquadramento

Durante muitos anos, a questão da satisfação das necessidades de energia foi abordada

quase exclusivamente em relação à procura, avaliando a evolução dos consumos previsíveis

num dado espaço de tempo e assegurando a oferta em quantidade suficiente para dar resposta

à procura prevista. Actualmente, existe a necessidade de equacionar simultaneamente os dois

lados da questão (oferta vs. procura), se não mesmo, dar prioridade a uma abordagem do lado

da oferta procurando “disciplinar”, “controlar” ou mesmo limitar a procura.

A utilização de combustíveis fósseis na produção de energia provoca grandes

preocupações, quer devido à previsão do esgotamento das suas reservas, quer devido à

influência directa sobre o clima dos gases com efeito de estufa (GEE) emitidos nos processos

de combustão dos combustíveis fósseis. Estas alterações climáticas revelam-se no aumento

gradual da temperatura média da superfície terrestre com repercussões no surgimento de

furacões, na liquefacção de grandes massas de gelo e na formação de tempestades e

enchentes [1]. Toda esta problemática colocada pelos combustíveis de origem fóssil, tanto de

ordem ambiental, como económica e geopolítica, tem motivado o desenvolvimento de soluções

alternativas, preferencialmente através de energias renováveis que possam assegurar

sustentabilidade e redução das emissões de GEE.

A importância desta questão, a nível mundial, foi sublinhada no Protocolo de Quioto,

tratado internacional negociado em 1997, que entrou em vigor no início de 2005 depois de ter

sido ratificado por cerca de 180 países. O Protocolo propõe um calendário no qual os países

signatários se obrigam a reduzir as emissões de GEE em pelo menos 5.2%, em relação aos

níveis de 1990, no período entre 2008 e 2012 [2].

No entanto, a substituição das energias tradicionais por energias renováveis apenas tem

podido ser efectuada parcialmente, devido aos grandes investimentos e aos prazos

necessários para consolidar e implementar estas alternativas de forma maciça. Contudo, as

energias renováveis vão gradualmente ganhando maior expressão devido ao esforço crescente

que se tem desenvolvido no sentido de aprofundar os conhecimentos tecnológicos e reduzir os

custos destas energias alternativas, de modo a torná-las mais competitivas.

Para evoluir no sentido de uma sustentabilidade ambiental, será necessário fazer uma

utilização racional da energia, ou seja, utilizar a energia de forma eficiente. É portanto urgente

atenuar a intensidade energética através da promoção de medidas de eficiência energética.

Esta pode, inclusivamente, ser considerada uma nova forma de energia.

Nesse sentido, foi estabelecido o compromisso da Comissão Europeia, designado por

Iniciativa 20-20-20, que consiste em conseguir, até 2020, uma redução de 20% da emissão de

GEE, um aumento para 20% da quota das energias renováveis e uma melhoria da eficiência

energética em 20% [3].

2

Segundo a Agência Internacional de Energia (IEA), seria possível reduzir, até 2050, o

consumo global de energia e as emissões de GEE em 50%, sendo a eficiência energética

responsável por cerca de 58% desta poupança [4].

A nível nacional, têm sido lançados diversos planos e programas visando a utilização

racional de energia nos sectores consumidores (procura), nomeadamente o Plano Nacional de

Acção para a Eficiência Energética (PNAEE), o Programa Nacional para as Alterações

Climáticas (PNAC) (2008-2012), o Programa E4 – Eficiência Energética e Energias Endógenas,

que inclui medidas de incentivo financeiro à eficiência energética, o Programa para a Eficiência

Energética em Edifícios – P3E e a Estratégia Nacional para o Desenvolvimento Sustentável

(2005-2015).

Mais recentemente, a Resolução do Conselho de Ministros n.º 29/2010, de 15 de Abril,

aprovou a Estratégia Nacional para a Energia 2020 (ENE 2020), tendo como principais

objectivos reduzir a dependência energética face ao exterior para 74 % em 2020, obter a

progressiva independência face aos combustíveis fósseis, garantir o cumprimento dos

compromissos assumidos no contexto das políticas europeias de combate às alterações

climáticas e desenvolver um cluster industrial para promoção da eficiência energética [5].

Conforme estipulado nesta Resolução, através do Decreto-Lei n.º 50/2010, de 20 de Maio,

foi criado o Fundo para a Eficiência Energética (FEE), instrumento fundamental para o

cumprimento das metas nacionais de eficiência energética estabelecidas no PNAEE,

permitindo financiar os programas e as medidas aí previstas [6].

A ADENE estabeleceu com instituições bancárias um protocolo que pretende facilitar a

adesão das candidaturas aos apoios no âmbito do QREN (Quadro de Referência Estratégico

Nacional), visando a eficiência energética, nomeadamente na área do solar térmico, envolvente

passiva e iluminação de edifícios [7].

Prevê-se ainda com esta Resolução, entre outras medidas: criar, até 2012, um fundo de

equilíbrio tarifário que contribua para minimizar as variações das tarifas de electricidade,

criando um quadro de sustentabilidade económica que suporte o crescimento a longo prazo da

utilização das energias renováveis; constituir, até final de 2012, o Centro Ibérico de Energias

Renováveis e Eficiência Energética (CIEREE) em Badajoz, que contribuirá para a afirmação do

cluster nacional de energias renováveis, para a investigação tecnológica e para a cooperação

ibérica nestas áreas; e promover, até 2012, a alteração do quadro legislativo, em cumprimento

das directivas comunitárias dos mercados de energia, liberalizando os mercados de

electricidade e do gás, protegendo os consumidores e promovendo a concorrência [5].

No âmbito do ENE 2020, foi criado o Programa de Eficiência Energética na Administração

Pública, Eco.AP, tendo como objectivo aumentar em 20% a eficiência energética nos serviços

públicos, equipamentos e organismos da Administração Pública, no horizonte de 2020. O

Eco.AP é um programa evolutivo, com a ambição de promover uma gestão racional dos

serviços energéticos, nomeadamente através da contratação de empresas de serviços

energéticos (ESE). Este programa pretende reduzir a factura energética nos serviços e

3

organismos públicos, bem como a emissão de gases com efeitos de estufa, estimular a

economia através da criação do quadro legal das ESE e da contratação pública de gestão de

serviços energéticos e contribuir para alcançar os objectivos estabelecidos no PNAC.

O Eco.AP passa ainda pela criação de um gestor local de energia responsável por

dinamizar e verificar as medidas comportamentais de eficiência energética em cada serviço ou

organismo da Administração Pública, pela implementação do barómetro da eficiência

energética destinado a divulgar os consumos energéticos de todos os edifícios e serviços, pela

selecção em cada Ministério dos organismos ou serviços que representam os maiores

consumos de energia a fim de iniciarem os procedimentos de contratação para aumentar a

eficiência energética e pela intervenção em todos os edifícios e serviços até 2013 [8].

As ESE efectuam a gestão da energia do cliente através de uma abordagem integrada de

todos os aspectos relacionados com a energia, incluindo não só a oferta, mas igualmente os

aspectos relacionados com a utilização. Os serviços de energia integram actividades como

auditorias energéticas, implementação de medidas de utilização racional de energia, projecto e

dimensionamento de sistemas de produção local de energia mais eficientes (sistemas de

cogeração e de energias renováveis), manutenção de sistemas energéticos, leasing de

equipamentos e financiamento de projectos. Para grandes investimentos, as ESE permitem

que ao utilizador não participar no investimento inicial, pagando ao longo do tempo com as

poupanças obtidas [9].

Sendo sempre benéfica e desejável, a eficiência energética toma uma importância

acrescida nas situações em que os consumos são mais significativos, como é o caso dos

edifícios e dos transportes. De facto, os edifícios são responsáveis por cerca de 40% da

energia final consumida na Europa [10]. A importância deste aspecto justificou a aprovação da

Directiva Europeia 2002/91/CE, sobre o Desempenho Energético dos Edifícios, entretanto

transposta para a legislação dos países membros.

No caso português, esta Directiva Europeia foi transposta em 2006 para a ordem jurídica

nacional através de um pacote legislativo composto por três Decretos-Lei estabelecendo: o

Sistema Nacional de Certificação Energética e de Qualidade do Ar Interior nos Edifícios (SCE),

o Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização de Edifícios (RSECE) e o

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE).

Os principais objectivos do SCE consistem em: assegurar as condições de eficiência

energética e de utilização de sistemas de energias renováveis, certificar o desempenho

energético e a qualidade do ar interior nos edifícios e identificar as medidas correctivas e de

melhoria de desempenho aplicáveis aos edifícios e aos respectivos sistemas energéticos [11].

O RSECE estabelece os limites máximos de consumo de energia nos grandes edifícios de

serviços e os limites de potência dos sistemas de climatização, define os critérios de

concepção, instalação e manutenção dos sistemas de climatização, incluindo os requisitos em

termos de formação profissional dos principais intervenientes, e determina as condições de

4

monitorização e de auditoria do funcionamento dos edifícios em termos de consumos de

energia e de qualidade do ar interior [12].

O RCCTE estabelece as regras a observar no projecto de edifícios de habitação e de

serviços sem sistemas de climatização centralizados, de modo a garantir que as exigências de

conforto térmico (aquecimento, arrefecimento, ventilação) possam ser satisfeitas sem consumo

excessivo de energia e a minimizar as situações patológicas nos elementos de construção

decorrentes de condensações (superficiais ou internas) que possam afectar negativamente a

durabilidade dos materiais e a qualidade do ar interior [13].

Segundo a Direcção Geral de Energia e Geologia (DGEG), em 2008, Portugal produziu

apenas 18% da energia necessária para o país [1]. De acordo com a IEA, o sector dos edifícios

constitui 61% do consumo de energia eléctrica final, dos quais 33% correspondem aos edifícios

de serviços [14], como se pode observar na Figura 1. Na década de 90 o sector dos edifícios

de serviços foi um dos que mais cresceu em consumos energéticos, apresentando um

crescimento médio anual de 11% na segunda metade desta década [1], actualmente existe

portanto a necessidade de travar essa tendência.

Figura 1 – Distribuição do consumo de energia final em electricidade por sector em Portugal [14].

É neste enquadramento que a presente dissertação incide na análise de soluções de

melhoria da eficiência energética, tomando como objecto de estudo o edifício da Segurança

Social da Av. da República, em Lisboa, no qual os diversos tipos de consumo, em especial os

associados a climatização, suscitaram o interesse na respectiva análise.

1.2. Revisão Bibliográfica

Seguidamente, são referenciados alguns trabalhos desenvolvidos com o intuito de

promover a eficiência energética em edifícios.

Cúmano [15] caracterizou e modelou um edifício típico do Parque Edificado da Baixa

Pombalina, utilizando a interface gráfica DesignBuilder associada ao programa de cálculo

EnergyPlus, e estudou medidas relacionadas com a arquitectura para reduzir o consumo

energético e melhorar o conforto térmico. Com este estudo verificou que, tanto o isolamento

pelo interior, como a substituição da caixilharia dos vidros, não se apresentaram viáveis, pois

apesar de reduzirem os consumos em aquecimento, tiveram como consequência um aumento

da temperatura nos meses de Verão.

36%

1%28%

33%

2%

Distribuição do Consumo de Energia Final em Electricidade por Sector em Portugal

Indústria

Transportes

Residencial

Comercial e Serviços Públicos

Agricultura/Florestação/Pesca

5

Tendo como objecto de estudo o edifício da Imprensa Nacional – Casa da Moeda

(Administração), Costa [16] efectuou uma análise comparativa de diferentes estratégias de

melhoria da eficiência energética, utilizando o EnergyPlus associado ao DesignBuilder.

Analisou a substituição de lâmpadas fluorescentes T8 por T5, a aplicação de uma película de

controlo solar em determinados envidraçados e a alteração do isolamento da cobertura para

placas de 80 mm em poliestireno extrudido (XPS). Verificou que a medida associada à

iluminação representou a maior redução do consumo, enquanto com a película de controlo

solar foram obtidas as menores poupanças. A substituição do isolamento de 50mm em

poliestireno expandido (EPS) por 80mm de XPS foi a solução que gerou maiores poupanças

associadas à climatização, mas implicando também o maior investimento e verificando-se

pouco viável em termos económicos.

Carlos [17] criou uma ferramenta de simulação de consumos energéticos aplicada a

edifícios de escritórios para auxiliar a gestão do consumo de energia eléctrica, tendo como

caso de estudo o edifício da Fundação Luso Americana para o Desenvolvimento. O programa

desenvolvido permitiu saber quais os equipamentos em funcionamento num edifício de

escritórios e definir os seus períodos de utilização, permitindo igualmente calcular os seus

perfis de potência individuais, construir o diagrama de carga global do edifício e calcular os

custos inerentes à utilização de cada equipamento. Com aplicação do simulador ao caso de

estudo, identificou um potencial de redução do consumo, pela selecção de novos períodos de

funcionamento para os equipamentos existentes como o AVAC (cujo funcionamento

automático se pode programar), e com a consciencialização dos ocupantes para apenas

ligarem os equipamentos eléctricos quando estes são realmente necessários. Foi possível

atingir reduções do consumo energético de 15% durante os dias úteis e de 24% durante os

fins-de-semana.

Gonçalves [18] analisou os consumos de electricidade e gás no Sheraton Lisboa Hotel &

SPA, recorrendo a um modelo com base no EnergyPlus associado ao DesignBuilder para a

avaliação dos consumos desagregados. Nesse trabalho foram estudadas diversas soluções

para melhoria do desempenho energético do hotel e houve a necessidade de ajustar os

consumos eléctricos em iluminação e equipamentos de forma a reproduzir os consumos

eléctricos deste. A solução que apresentou a melhor viabilidade económica consistiu na

substituição das Unidades Produtoras de Água Refrigerada, por estas terem uma eficiência

baixa (que foi medida no âmbito do trabalho realizado).

O presente trabalho inclui a análise dos consumos de equipamentos típicos de escritório e

do uso racional destes, em paralelo com a adopção de medidas de minimização de cargas

térmicas e a sua influência no consumo em climatização.

1.3. Objectivo

A presente dissertação tem por objectivo a análise térmico-energética do edifício da

Segurança Social da Av. da República, em Lisboa, e de diferentes estratégias para melhoria do

seu desempenho energético, tendo por base o programa de simulação dinâmica ESP-r.

6

Pretende-se, assim, analisar a situação térmico-energética actual do edifício e estimar a

capacidade de redução dos consumos energéticos, resultante da implementação de diversas

medidas de melhoria da eficiência energética e a sua viabilidade em termos económicos.

1.4. Organização

No capítulo 1 foi efectuado um enquadramento geral, abordando os problemas ambientais,

económicos e geopolíticos associados à utilização dos combustíveis fósseis e, como resposta

a esta questão, a adopção de várias medidas para promover a eficiência energética.

Realizou-se ainda uma revisão bibliográfica e definiu-se o objectivo da presente dissertação.

No capítulo 2 definem-se os conceitos que servem de base para a compreensão do

presente trabalho: o processo de recolha de dados e o método analítico utilizado. Efectua-se

uma síntese da térmica de edifícios, sendo definidas as hipóteses assumidas relativamente aos

ganhos internos e apresentados valores, presentes na literatura, correspondentes às potências

eléctricas dos equipamentos existentes no edifício. De seguida, caracteriza-se o programa de

simulação dinâmica ESP-r e é apresentado um resumo das normais climatológicas da região

de Lisboa. No final, realiza-se uma descrição sumária de medidas de eficiência energética.

O capítulo 3 consiste na descrição do edifício em termos de localização, orientação, áreas,

tipologias existentes, ocupação, potência instalada, consumos, construção e legislação

aplicável. Comparam-se as potências eléctricas medidas nos equipamentos com os valores

presentes na literatura. Apresentam-se os perfis de utilização do edifício calculados e os

consumos estimados a partir destes. Posteriormente, analisa-se a factura energética e efectua-

se a comparação entre o consumo estimado e o real presente na factura.

No capítulo 4 é caracterizado o modelo de referência, explicitando as aproximações

utilizadas nas simulações e o processo de elaboração do modelo. Seguidamente, efectua-se a

sua validação, comparando o consumo simulado com o estimado e com o real facturado. Por

fim, são calculados os Indicadores de Eficiência Energética (IEE) e é efectuada a classificação

energética do edifício.

No capítulo 5 são identificados os principais problemas do edifício, sendo propostas

hipóteses para minimizar estes efeitos negativos e consequentemente melhorar a eficiência

energética (5.1). Estas hipóteses são analisadas em termos de poupança energética, impacto

ambiental, investimento e viabilidade económica. Avalia-se o impacto da utilização de

extensões eléctricas com interruptor (5.2), com base no consumo evitado no horário vazio. A

poupança alcançada pelas medidas de aplicação de uma película de controlo solar (5.3),

instalação (5.4) ou substituição (5.6) de bombas de calor e/ou de unidades individuais de ar-

condicionado (5.5) é avaliada por simulação, sendo apresentados os resultados obtidos através

desta. Na secção 5.6.1 apresentam-se as medições efectuadas na sala de espera referentes à

temperatura, humidade relativa e fracção de CO2, e na secção seguinte são apresentados os

resultados obtidos por simulação neste espaço, considerando a situação actual e o caso de

existir um melhor isolamento do exterior. Analisa-se a instalação de paineis fotovoltaicos (5.7),

com base em dados fornecidos por uma empresa, e estuda-se a ventilação na área de

7

alimentação (5.8). No final deste capítulo, é analisada a implementação simultânea de

combinações das medidas propostas e estima-se a poupança no consumo energético mensal.

Finalmente, no capítulo 6, apresentam-se as conclusões da presente dissertação, são

referidas recomendações, no sentido de evitar desperdícios e de melhorar o aproveitamento de

energia no edifício, e sugerem-se trabalhos futuros.

8

2. Metodologia de Análise

Neste capítulo explica-se o processo de recolha de dados e o método analítico utilizado.

Efectua-se uma síntese da térmica de edifícios, sendo definidas as hipóteses assumidas

relativamente aos ganhos internos e apresentados valores, presentes na literatura,

correspondentes às potências eléctricas dos equipamentos existentes no edifício. De seguida,

caracteriza-se o programa de simulação dinâmica ESP-r e é apresentado um resumo das

normais climatológicas da região de Lisboa. No final, realiza-se uma descrição sumária de

medidas de eficiência energética.

2.1. Aquisição de Dados

A aquisição de dados para a construção do modelo seguiu os seguintes passos:

⋅⋅⋅⋅ Recolha de informação referente à estrutura física do edifício, através das plantas de

construção, inspecção visual e medições;

⋅⋅⋅⋅ Levantamento de dados relativos à potência instalada em iluminação, equipamentos e

A/C no edifício, por inspecção visual e medições;

⋅⋅⋅⋅ Obtenção de dados referentes à ocupação em cada divisão do edifício e de como se

efectua a gestão da iluminação, equipamentos e A/C, pela cedência de um

questionário por correio electrónico aos trabalhadores e inspecção visual;

Para a recolha de dados utilizaram-se os seguintes equipamentos:

⋅⋅⋅⋅ Contador de tomada eléctrica para a medição da potência dos equipamentos;

⋅⋅⋅⋅ Sensores para efectuar medições, na sala de espera, referentes à temperatura e

humidade relativa e fracção de CO2.

A Tabela 1 resume os diferentes métodos utilizados para a obtenção dos dados.

Relativamente ao tempo necessário para a recolha de informação, foram necessários cerca de

dois meses para obter as plantas de construção do edifício, o levantamento da potência

instalada foi realizado em dois dias e, através do questionário cedido aos trabalhadores,

obtiveram-se respostas referentes a 78% dos gabinetes em três semanas.

Dados Plantas Inspecção visual Medições Questionário Estrutura física do edifício

• • •

Potência instalada Iluminação • Equipamento • A/C • Ocupação/Utilização de iluminação, equipamentos e A/C

• •

Tabela 1 – Metodologia utilizada para a obtenção de dados.

9

Com base nos dados recolhidos foram calculados os perfis de ocupação, iluminação,

equipamento e utilização das unidades de A/C, através dos quais foram estimados os

consumos por utilização.

Através do ESP-r, realizaram-se simulações referentes a três condições diferentes: real,

nominal e “ideal”. Na simulação real utilizaram-se os perfis calculados referentes à situação

actual do edifício e foi analisado o impacto das medidas de eficiência energética. A simulação

nominal serviu para efectuar a classificação energética do edifício. Efectuou-se igualmente uma

simulação “ideal”, de forma obter as condições de conforto (não verificadas actualmente), e

poder assim dimensionar o sistema de climatização para substituir o existente.

2.2. Térmica de Edifícios

O desempenho térmico de um edifício depende significativamente da sua envolvente, para

além dos ganhos internos (ocupação, iluminação e equipamentos) e de factores relacionados

com o clima. Devem portanto ser consideradas as características intrínsecas do edifício, as

características da envolvente exterior e a interacção entre estas.

2.2.1. Transmissão de Calor

Sempre que se verifica um gradiente de temperatura entre dois meios existe transferência

de calor. A transferência de calor pode ocorrer nas formas de: condução (através de um meio

estacionário), convecção (entre um meio e um fluido em movimento) e radiação (por ondas

electromagnéticas entre superfícies). As permutas de calor em edifícios são promovidas pelos

factores relacionados com o clima (temperatura seca, humidade, radiação solar directa e difusa

e orientação e velocidade do vento). Podem ser ainda considerados fenómenos de

transferência de massa, quando ocorre condensação ou evaporação na fachada.

Para avaliar a quantidade de energia necessária para atingir um estado estacionário de

conforto térmico é necessário contabilizar as trocas de calor, bem como a reacção dinâmica do

edifício a essas mesmas trocas. O efeito da radiação solar, combinado com a temperatura

exterior, não é imediato, ocorrendo com um determinado desfasamento temporal. Este efeito

caracteriza-se por um estado inicial, um estado transiente e um estado final (de equilíbrio

estacionário), sendo que a evolução da temperatura no interior do edifício depende da

capacidade de armazenamento de calor do mesmo.

A inércia térmica (capacidade de prolongar o estado transiente e o desfasamento temporal

do efeito dos factores referidos) está directamente relacionada com a massa sem isolamento

térmico exposta ao fluxo de calor e é proporcional à massa térmica do edifício (produto do calor

específico pela temperatura), mas inversamente proporcional à condutibilidade térmica, ou

seja, resulta da relação entre a capacidade de armazenar e a capacidade de transmitir o calor.

Por consequência, quanto maior for a inércia térmica da envolvente de um edifício, menor será

o fluxo de calor que o atravessa [19].

10

2.2.2. Ganhos Internos

Seguidamente, apresentam-se as aproximações utilizadas relativamente aos ganhos

internos em ocupação e iluminação. São também apresentados valores, presentes na

literatura, referentes às potências eléctricas dos equipamentos existentes no edifício.

A ocupação tem uma contribuição importante para a carga interna do edifício, medida a

partir da taxa metabólica de cada ocupante (expressa em W/m2), dependendo do sexo, idade e

função desempenhada durante a sua presença no edifício. Como não é possível determinar

com exactidão a contribuição de cada ocupante, uma vez que não se pode prever o tipo de

actividade que cada um irá exercer e que ocupantes estarão ausentes, considerou-se que os

trabalhadores teriam uma taxa metabólica de 1.2 met (actividade sedentária), correspondendo

a 126 W/pessoa [20].

No cálculo dos perfis reais de iluminação foram distribuídas as potências associadas à

iluminação não permanente (garagens e WCs) pelo horário de funcionamento do edifício. O

cálculo do consumo energético em iluminação não teve em conta os balastros. Considerando

que as lâmpadas existentes no edifício estão equipadas com balastros ferromagnéticos

standard (classe C), o factor de correcção do consumo em iluminação deve ser de 20%. Visto

que a maioria das lâmpadas são do tipo fluorescente linear de 36 W e o consumo destas com o

balastro corresponde a 45 W [21].

Relativamente aos equipamentos presentes no edifício, apresentam-se na Tabela 2 os

correspondentes valores de potência eléctrica nominal (ou média em [22] e [23]) encontrados

na literatura.

Tipo de Equipamento Potência (W) Fontes

Escritório/ Atendimento

Fax 230 [17] Fotocopiadora 250 [17] Impressora a jacto de tinta 250, 180 [17], [22]

PC 250, 200, 180,

130, 100 [23], [16], [22],

[17], [15] Scanner 18 [17] Triturador de papel 23 [17] TV 200, 160 [23], [17]

Alimentação

Arca congeladora 200, 130 [23], [22] Arca quente 2000 [24] Chaleira/Cafeteira eléctrica 2400, 2000, 600 [15], [17], [22] Forno eléctrico 2000, 1500 [23], [22] Frigorífico 200, 110, 100 [23], [15], [17] Fritadeira 3000, 1000 [24], [22] Máquina de cortar fiambre 190 [24] Máquina de buffet 2000 [24] Máq. lavar loiça Univer Bar Mix 2250 [25] Máq. lavar loiça DIHR Gastro 500s 3550 [26] Máquina de café 1100, 800 [15], [17] Microondas 1200, 1000, 700 [17], [23], [15] Mini-frigorífico 70 [22] Torradeira doméstica 800 [22] Torradeira industrial 1800 [24]

Outros Elevador 7500 [27] Mini aparelhagem 20 [22] Rádio eléctrico pequeno 10 [22]

Tabela 2 – Potências eléctricas dos equipamentos presentes no edifício encontradas na literatura.

11

No capítulo 3 apresentam-se os valores considerados neste trabalho para as potências

eléctricas dos equipamentos e número de horas de utilização equivalentes à potência nominal,

tendo por base as medições efectuadas ou valores presentes na Tabela 2 (para os aparelhos

que não foram alvo de medição).

2.2.3. Simulação Dinâmica – Programa ESP-r

Os edifícios são sistemas com complexas trocas de calor, tornando o seu cálculo

dependente de um grande número de variáveis, tais como: geometria e configuração do

edifício, propriedades físicas dos materiais, clima, envolvente, ocupação e utilização. Tal

complexidade e a necessidade da sua simulação originaram o aparecimento de programas que

permitem a sua modelação, dos quais se destaca o ESP-r.

Este programa é aprovado pela norma ASHRAE 140-2004 e foi escolhido devido à sua

capacidade de modelação da ventilação natural, pois não tendo o edifício climatização central,

a gestão da temperatura interior passa pela abertura e fecho de janelas. Como as condições

exteriores impostas ao edifício (climáticas) são necessariamente variáveis no tempo, o

comportamento térmico do edifício deverá ser estudado em regime transiente. O ESP-r

(Environmental Systems Performance – research) possibilita a simulação do comportamento

térmico, em regime transiente, de edifícios e dos sistemas energéticos auxiliares que

eventualmente nele estejam integrados.

É possível efectuar a modelação do fluxo de energia e também a modelação do fluxo de ar

através do ESP-r. O comportamento de edifícios pode ser simulado em regime flutuante ou

admitindo que existe um regime de controlo, cuja selecção cabe ao utilizador. Torna-se, assim,

possível o estudo de diversas configurações, desde modelos unizona até grandes estruturas

multizona, com ou sem sistemas energéticos integrados, efectuando uma análise combinada

do escoamento de energia e massa ou apenas uma análise energética.

O programa ESP-r baseia-se numa série de módulos interligados e bases de dados, como

se pode observar na Figura 2, estando dividido em duas etapas distintas. Na primeira etapa

procede-se à definição do problema, consistindo na caracterização dos seguintes pontos:

geometria; construção; cargas internas associadas à ocupação, iluminação e equipamentos;

ventilação e infiltração; sombreamento; bases de dados; nós e malha para a simulação;

sistemas energéticos e ficheiros de controlo das variáveis em jogo. A segunda etapa consiste

na simulação e posterior exploração dos resultados.

12

Figura 2 – Relação entre módulos e bases de dados do ESP-r [28].

Para a descrição dos balanços de energia e massa em edifícios, é necessário recorrer a

várias equações (algébricas, diferenciais ordinárias e derivadas parciais), que podem ser

integradas recorrendo a métodos numéricos. No ESP-r, utilizam-se métodos de diferenças

finitas para a resolução numérica das equações de transferência de calor, sendo o sistema

contínuo discretizado, de modo a que as variáveis possam ser definidas em pontos discretos

(nós da malha) [29].

No que respeita à discretização, o domínio de cálculo (edifício e sistemas energéticos

auxiliares) é dividido em volumes de controlo finitos e não sobrepostos, caracterizados pelas

propriedades termofísicas do meio e por uma temperatura uniforme. Para estes volumes, são

calculados os balanços de massa e de energia, quando sujeitos às condições fronteira de

clima, aos regimes de controlo e aos constrangimentos associados às ligações entre volumes.

O edifício a simular passa então a ser descrito por um sistema nodal, no qual os nós e as suas

ligações representam os volumes considerados e as ligações existentes [28].

13

2.3. Caracterização Climática da Região de Lisboa

O desempenho térmico do edifício depende de toda a sua envolvente assim como do

clima onde se encontra inserido. A cidade de Lisboa, situada a 38,77 º N e a 9,13 º W, é

considerada uma das capitais mais amenas da Europa, apresentando um clima fortemente

influenciado pela corrente do Golfo, podendo ser caracterizado como um clima típico da região

do mediterrâneo, onde podem se destacam duas estações: a de Verão, quente e seca, e a de

Inverno, fria e chuvosa.

Na Tabela 3 apresenta-se um resumo das variáveis climáticas da região de Lisboa, tendo

como base uma análise efectuada entre os anos 1951-1980 [30] (aos quais se refere a base de

dados associada ao ESP-r) e a comparação com os valores verificados nos anos 2007-2009,

calculados através de dados do Instituto Geofísico da Universidade de Lisboa (IG).

Variáveis Climáticas 1951-1980 2007-2009 Vento dominante Norte Temp. média anual (ºC) 16.7 17.2 Temp. média do mês mais quente (ºC) – Agosto 22.6 22.5 Temp. média do mês mais frio (ºC) – Janeiro 11.3 11.7 Insolação média anual (horas) ≈ 3000 2995.6 Humidade média relativa (%) 75 – 60

Tabela 3 – Resumo das normais climatológicas da região de Lisboa.

Da comparação dos valores das variáveis climáticas entre 1951-1980 e 2007-2009,

verifica-se que os dados da base climática correspondem a uma boa aproximação da situação

climática actual de Lisboa.

Apesar de ser considerado um clima relativamente ameno (temperatura média de 16.7 ºC)

Lisboa apresenta, no entanto, valores extremos de temperatura, desconfortáveis, de frio no

Inverno, nos meses de Janeiro e Fevereiro (mínima absoluta de -1.2 ºC) e de calor no Verão,

no mês de Agosto (máxima absoluta de 40.0 ºC).

O vento verifica-se mais frequentemente nas direcções de norte e nordeste e com uma

velocidade média compreendida entre os 10 e os 15 km/h. Porém, estes valores podem não

ser muito representativos, uma vez que em ambiente urbano esta velocidade é influenciada

essencialmente pelos edifícios adjacentes.

A insolação corresponde ao número de horas de sol descoberto acima do horizonte, ou

seja, ao número de horas de radiação solar incidente. Em Lisboa o valor médio da insolação é

cerca de 3000 horas anuais, apresentando uma média máxima mensal de 348.7 horas, no mês

de Agosto, e mínima de 142.4 horas, no mês de Janeiro.

2.4. Medidas de Eficiência Energética

A eficiência energética pode ser melhorada através da aplicação de medidas passivas,

activas ou de controlo.

As medidas passivas têm como principal objectivo a redução da procura de energia e

estão directamente associadas às características físicas do edifício. São exemplos destas

14

medidas: alteração das diferentes técnicas de sombreamento de acordo com a localização

geográfica e a orientação da fachada; utilização de materiais com baixos coeficientes de

transferência de calor na envolvente; eliminação de pontes térmicas; instalação de vidros

duplos; isolamentos térmicos e ventilação e iluminação naturais [31].

As medidas activas têm como objectivo a instalação de meios mecânicos que permitam a

redução de consumos ou a utilização de recursos energéticos de forma mais eficiente. São

exemplos destas: a utilização de sistemas de gestão técnica centralizada (buildind

management systems); a substituição de lâmpadas incandescentes por lâmpadas

fluorescentes; a substituição de computadores de mesa por portáteis e a substituição de

monitores CRT por LCD.

As acções de controlo assentam na redução do desperdício através da consciencialização

e mudança de hábitos dos ocupantes dos edifícios, por exemplo: utilização de luz natural em

vez de luz artificial, sempre que possível; correcta utilização de equipamentos de

sombreamento, reduzindo assim a carga térmica a ser removida; desligar com antecedência os

sistemas de climatização, aproveitando a inércia térmica do edifício; retirar carregadores das

tomadas e evitar sempre que possível modos stand-by.

15

3. Caracterização do Edifício

No presente capítulo procede-se à caracterização do edifício em estudo relativamente à

localização, orientação, áreas, tipologias existentes, ocupação, potência instalada, consumos,

construção e legislação aplicável.

O edifício da Segurança Social, Nº. 4 da Av. da República, em Lisboa, é um edifício de

serviços sem climatização central com orientação Oeste/Este. A fachada Oeste do edifício (Av.

da República) pode ser observada na Figura 3.

Figura 3 – Fachada Oeste do edifício (Av. da República).

O edifício tem um horário laboral das 7h às 21h (de segunda a sexta) e é constituído pelas

seguintes áreas diferenciadas, nas quais são predominantes as seguintes utilizações:

⋅ Pisos -2 e -3 – Garagens

⋅ Piso -1 – Área de alimentação (cozinha, bar, refeitório)

⋅ Piso 0 – Área de atendimento ao público e gabinetes

⋅ Pisos 1 a 9 – Gabinetes

⋅ Piso 10 – Casa das máquinas dos elevadores (cobertura interior)

Devido às diferenças relativamente às áreas e tipologias presentes no edifício, a análise e

modelação deste foram divididas na zona A (pisos 1 a 10) e B (pisos 0 a -3).

3.1. Descrição da Zona A

A zona A do edifício é predominantemente constituída por gabinetes, existindo também

salas de reuniões e de máquinas, arquivos e áreas desocupadas. Nesta zona, ambas as

fachadas (Este e Oeste) são preenchidas por extensos vãos envidraçados, havendo

sombreamento exterior na fachada Oeste, promovido por palas com cerca de 1 m de

profundidade, e sombreamento interior por estores de ripas verticais. As plantas de cada piso,

tal como definidas no ESP-r, são apresentadas em detalhe no anexo I.1 (pg. I-1).

16

3.1.1. Áreas

Esta zona do edifício tem uma área total de 3276.5 m2. Na Tabela 4 são descritas as

tipologias presentes na zona A quanto às áreas de pavimento e de envidraçados. As divisões

da zona A descrevem-se pormenorizadamente no anexo I.2 (pg. I-5), relativamente à tipologia

e áreas de pavimento e de envidraçados.

A totalidade da área da zona A é útil, à excepção da cobertura interior (correspondente à

divisão 10.Acomum), cuja área é de 49 m2, sendo um espaço técnico constituído pela casa das

máquinas dos elevadores, acessível através das escadas. Os gabinetes ocupam 64% da zona

A e as áreas de circulação 23%. O espaço restante é dividido entre salas de máquinas e de

reuniões, arquivos e áreas desocupadas.

Tipologia Área (m2) Área de Envidraçados (m2) Este Oeste Total

Circulações 737.8 99.1 99.1 Gabinetes 2094.5 146.4 307.6 454.1 Salas de Máquinas 68.7 Salas de Reuniões 93.3 24.3 24.3 Arquivos 81.8 6.2 6.2 Desocupados 200.4 21.8 18.7 40.5 TOTAL 3276.5 297.8 326.3 625.1

Tabela 4 – Tipologias da zona A: áreas de pavimento e de envidraçados.

Uma variável de grande relevância para os edifícios é a radiação solar, dependente da

orientação e exposição solar do edifício. A capacidade que um edifício tem para captar a

radiação solar nos períodos em que existe uma maior necessidade de energia (Inverno) e de

ter a menor superfície possível exposta à luz do Sol quando existe a necessidade de dissipar o

calor (Verão) determina em grande parte o grau de conforto oferecido aos ocupantes e os

consequentes gastos de energia em climatização. O edifício tem elevado ganho solar devido à

grande extensão de vãos envidraçados presentes em ambas as fachadas, constituindo estes

69% da fachada Este e 76% da fachada Oeste.

3.1.2. Ocupação

Existem 139 trabalhadores na zona A, encontrando-se disponíveis 23.6 m2/ocupante.

Relativamente apenas à área de gabinetes estão disponíveis 15.1 m2/ocupante, sendo este

valor semelhante ao valor nominal indicado pelo RSECE para escritórios de 15 m2/ocupante.

A ocupação varia significativamente consoante o piso, sendo os pisos 6 e 9 os que

apresentam menor densidade ocupacional e os pisos 1 e 4 os que têm mais ocupantes por

unidade de área, como se pode observar na Figura 4.

17

Figura 4 – Área disponível por ocupante.

Como referido no capítulo 2, foi cedido um questionário aos trabalhadores (apresentado

no anexo I.3, pg. I-7), com o objectivo de determinar os horários de ocupação do edifício e de

que forma se efectua a gestão da iluminação, equipamentos e unidades de A/C. Com base nas

respostas a este questionário, foram estimados os perfis reais de ocupação, iluminação,

equipamento e de utilização do A/C. Na Figura 5 compara-se o perfil de ocupação real com o

perfil nominal, indicado pelo RSECE para escritórios, e observa-se que existe uma evolução

semelhante entre os perfis tanto em relação aos valores percentuais horários, como

relativamente à variação dos mesmos.

Figura 5 – Comparação dos perfis de ocupação real e nominal (indicado pelo RSECE).

Os dados que permitiram calcular este perfil de ocupação real apresentam-se tabelados

no anexo I.4 (pg. I-8), constando, para cada gabinete: o número de ocupantes, a

correspondente carga térmica absoluta e por unidade de área, os horários de início e fim de

ocupação e o número total de horas de permanência no gabinete.

3.1.3. Potência Instalada

A potência total instalada nesta zona do edifício é de 210.1 kW, sendo a maior parcela

devida à climatização (99.3 kW), seguida da relativa aos equipamentos (88.1 kW). A iluminação

tem uma contribuição menor, representando um total de 22.8 kW instalados. Os dados relativos

11 14 139

15

2722

14

25

1218

31

11

21

69

34

25

57

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Área Disponível por Ocupante (m2/ocupante)

Gabinetes

Piso

0102030405060708090

100

0h

às

1h

1h

às

2h

2h

às

3h

3h

às

4h

4h

às

5h

5h

às

6h

6h

às

7h

7h

às

8h

8h

às

9h

9h

às

10

h

10

h à

s 1

1h

11

h à

s 1

2h

12

h à

s 1

3h

13

h à

s 1

4h

14

h à

s 1

5h

15

h à

s 1

6h

16

h à

s 1

7h

17

h à

s 1

8h

18

h à

s 1

9h

19

h à

s 2

0h

20

h à

s 2

1h

21

h à

s 2

2h

22

h à

s 2

3h

23

h à

s 2

4h

Comparação dos Perfis de Ocupação Real e Nominal

Real

Nominal

2 per. Mov. Avg. (Real)

2 per. Mov. Avg. (Nominal)

18

à potência instalada em iluminação, equipamentos e climatização, em cada divisão, estão

tabelados no anexo I.5 (pg. I-9), tanto em valor absoluto como por unidade de área.

3.1.4. Iluminação

A potência instalada em iluminação na zona A é de 22.8 kW, correspondendo a 7.5 W/m2.

Pelos dados de gestão da iluminação, verifica-se que a utilização da iluminação difere nas

estações de Verão e de Inverno, sendo superior na última. Os perfis de iluminação reais nas

duas estações comparam-se com o nominal, indicado pelo RSECE para escritórios, nas

Figuras 6 e 7, respectivamente para as situações de Verão e de Inverno.

Observa-se que no Verão se utiliza no máximo cerca de 60% da potência instalada em

iluminação, enquanto no Inverno se chega a utilizar mais de 80%, existindo um aumento da

utilização da iluminação entre as 16h e as 17h, enquanto a ocupação diminui neste horário. Os

perfis reais e nominal apresentam diferenças, uma vez que apesar de os primeiros

evidenciarem uma evolução semelhante à do perfil nominal, contam com valores percentuais

horários inferiores. Outra diferença é o facto de não se utilizar iluminação entre as 21h e as 7h.

Figura 6 – Comparação dos perfis de iluminação real no Verão e nominal (indicado pelo RSECE).

Figura 7 – Comparação dos perfis de iluminação real no Inverno e nominal (indicado pelo RSECE).

0102030405060708090

100

0h

às

1h

1h

às

2h

2h

às

3h

3h

às

4h

4h

às

5h

5h

às

6h

6h

às

7h

7h

às

8h

8h

às

9h

9h

às

10

h

10

h à

s 1

1h

11

h à

s 1

2h

12

h à

s 1

3h

13

h à

s 1

4h

14

h à

s 1

5h

15

h à

s 1

6h

16

h à

s 1

7h

17

h à

s 1

8h

18

h à

s 1

9h

19

h à

s 2

0h

20

h à

s 2

1h

21

h à

s 2

2h

22

h à

s 2

3h

23

h à

s 2

4h

Comparação dos Perfis de Iluminação Real no Verão e Nominal

Real Verão

Nominal

2 per. Mov. Avg. (Real Verão)


0102030405060708090

100

0h

às

1h

1h

às

2h

2h

às

3h

3h

às

4h

4h

às

5h

5h

às

6h

6h

às

7h

7h

às

8h

8h

às

9h

9h

às

10

h

10

h à

s 1

1h

11

h à

s 1

2h

12

h à

s 1

3h

13

h à

s 1

4h

14

h à

s 1

5h

15

h à

s 1

6h

16

h à

s 1

7h

17

h à

s 1

8h

18

h à

s 1

9h

19

h à

s 2

0h

20

h à

s 2

1h

21

h à

s 2

2h

22

h à

s 2

3h

23

h à

s 2

4h

Comparação dos Perfis de Iluminação Real no Inverno e Nominal

Real Inverno

Nominal

2 per. Mov. Avg. (Real Inverno)


19

3.1.5. Equipamento

Nesta zona do edifício a maior parte da potência instalada em equipamentos é referente a

máquinas típicas de escritório (computadores, fotocopiadoras, impressoras, faxes...),

representando no global 62.7% da potência instalada em equipamentos, sendo a maior parcela

(34.4%) devida aos computadores. Os elevadores representam 17% da potência instalada em

equipamentos na zona A e existem ainda diversos aparelhos de alimentação (cafeteiras,

máquinas de café, microondas,..) que consistem em 20.1% da potência instalada em

equipamentos. A potência instalada em equipamento nesta zona do edifício perfaz um total de

88.1 kW.

Através da utilização de um contador de tomada eléctrica, foram medidos os consumos de

equipamentos equivalentes a alguns utilizados no edifício. Não tendo sido possível realizar

medições em todos os tipos de equipamento presentes no edifício, para os que não foram

objecto de medição foi consultada bibliografia referente aos mesmos. Na Tabela 5 apresentam-

se as potências consideradas para cada tipo de equipamento nos modos de utilização e

stand-by e as respectivas fontes, sendo também apresentada a estimativa do número de horas

de funcionamento à potência nominal de cada aparelho.

Comparando os valores medidos com os presentes na literatura (Tabela 2, pg. 10),

verifica-se que relativamente aos equipamentos de escritórios não existem grandes diferenças

entre as potências consideradas e as da literatura, exceptuando os casos das fotocopiadoras e

scanners.

Tipo de Equipamento W Wstand-by Fonte Horas Func.

Típico de escritório

Fax 150 1 Medição 0.25 Fotocopiadora 900 17.5 Medição 0.34 Impressora a jacto de tinta 260 12 Medição 0.34 PC antigo 300 45 Medição (a) PC novo 200 1 Medição (a) Scanner 150 1 Medição 0.25 Triturador de papel 80 Medição 0.25

Alimentação

Cafeteira eléctrica 1840 Medição 0.25 Máquina de café 1200 Medição 0.25 Microondas 1570 2.4 Medição 0.25 Mini-frigorífico 70 [22] 24 Torradeira doméstica 600 Medição 0.25

Outros Colunas 12 Medição (a) Elevador 7500 1800 [27] 2.25 Rádio eléctrico pequeno 2.5 Medição (a)

(a) Nestes casos, considerou-se o número de horas de funcionamento igual ao número de horas de ocupação da divisão onde se encontram os equipamentos.

Tabela 5 – Potência de cada tipo de equipamento (modos de utilização e stand-by e fontes) e horas diárias de funcionamento.

De forma a calcular o perfil de utilização do equipamento foram assumidas as seguintes

hipóteses:

⋅⋅⋅⋅ Relativamente aos equipamentos típicos de escritório e outros (excepto elevadores),

considerou-se que as horas de funcionamento de cada aparelho se encontram

20

distribuídas ao longo do horário de ocupação da divisão ou do piso (no caso dos

equipamentos das salas de máquinas).

⋅⋅⋅⋅ Em relação aos equipamentos de alimentação presentes nos gabinetes e salas de

máquinas, considerou-se que as horas de funcionamento de cada aparelho se

encontram distribuídas ao longo do horário de ocupação do gabinete ou do piso (no

caso dos equipamentos das salas de máquinas).

No caso dos elevadores, considerou-se utilização comercial, correspondendo a 1.584

horas/ano de funcionamento (para 1 elevador com 10 paragens, 6 horas por dia, 22 dias por

mês) e 23.632 kWh/ano [32], corrigindo este valor para o facto de existirem 2 elevadores com

13 paragens, das quais uma corresponde ao refeitório e duas a garagens. Considerou-se que

quando o elevador está parado, o gerador consome 12% da energia consumida em plena

carga [32].

O perfil de equipamento real compara-se com o nominal, indicado pelo RSECE para

escritórios, na Figura 8. O perfil real é referente à potência instalada em equipamentos

equivalente de 36.2 kW, obtida através da distribuição das potências dos equipamentos de uso

descontínuo (como impressoras, fotocopiadoras,...) pelo horário em que serão utilizados, ou

seja, pelo horário de ocupação da divisão onde se encontram.

Figura 8 – Comparação dos perfis de equipamento real e nominal (indicado pelo RSECE).

Da comparação do perfil de equipamento real e nominal, verifica-se que existe uma

grande semelhança entre ambos entre as 9h e as 19h, sendo ao longo do resto do dia a

utilização real sempre inferior à nominal. A potência instalada em equipamento por unidade de

área é de 26.9 W/m2 e de 11.0 W/m2 relativamente à potência equivalente à qual corresponde

o perfil apresentado, sendo o valor indicado pelo RSECE para escritórios de 15 W/m2.

Estima-se que exista um consumo de energia mensal em equipamentos constante de

8153 kWh nesta zona do edifício. A distribuição da potência instalada e consumo de energia

por tipo de equipamento apresenta-se na Tabela 6.

0102030405060708090

100

0h

às

1h

1h

às

2h

2h

às

3h

3h

às

4h

4h

às

5h

5h

às

6h

6h

às

7h

7h

às

8h

8h

às

9h

9h

às

10

h

10

h à

s 1

1h

11

h à

s 1

2h

12

h à

s 1

3h

13

h à

s 1

4h

14

h à

s 1

5h

15

h à

s 1

6h

16

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s 1

7h

17

h à

s 1

8h

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s 1

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h à

s 2

0h

20

h à

s 2

1h

21

h à

s 2

2h

22

h à

s 2

3h

23

h à

s 2

4h

Comparação dos Perfis de Equipamento Real e Nominal

Real

Nominal

2 per. Mov. Avg. (Real)


21

Tipo de Equipamento Quant. W kWh/mês Horas/unid.mês Elevador 2 15000 1368 91 Típico de escritório: Computador 145 30300 6203 205 Fax 14 2100 18 9 Fotocopiadora 11 9900 115 12 Impressora 47 11960 205 17 Scanner 6 900 6 7 Triturador de papel 1 80 0.4 5 Variado: Cafeteira eléctrica 5 9200 51 6 Colunas 8 96 18 186 Máquina de café 2 2400 13 6 Microondas 3 4710 28 6 Mini-frigorífico 3 210 123 584 Rádio eléctrico pequeno 4 10 2 200 Torradeira 2 1200 4 3 TOTAL 88066 8153 Típico de Escritório 55240 6547 Variado 17826 238

Tabela 6 – Distribuição da potência instalada e energia consumida por tipo de equipamento na zona A e número médio de horas de funcionamento de cada equipamento unitário.

Verifica-se que, na zona A do edifício, os maiores consumos são devidos à utilização de

computadores e elevadores, representando, respectivamente, 76.5% e 17.0% do consumo total

mensal em equipamento. Relativamente ao consumo em vazio, estima-se que apenas 15.7%

do consumo estimado é de facto necessário, sendo esta a parcela correspondente aos

elevadores, mini-frigoríficos e microondas.

3.1.6. Climatização

Os equipamentos utilizados para climatização na zona A são unidades individuais de A/C

e aquecedores a óleo. A potência instalada em aquecedores a óleo é de 15.0 kW, enquanto a

referente às unidades de A/C é de 84.3 kW, perfazendo um total de 99.3 kW.

Considerou-se a potência de 1500 W para cada aquecedor a óleo, valor este obtido

através da utilização do contador de tomada eléctrica e igual ao obtido por auditoria em [15].

Para estimar o consumo devido a estes aparelhos foi utilizado o perfil de utilização do A/C para

aquecimento.

No anexo I.6 (pg. I-11) encontram-se tabelados os modelos das unidades individuais de

A/C instaladas em cada divisão desta zona e as respectivas características nominais.

Encontram-se 55 unidades individuais de A/C instaladas na zona A, estando 51 instaladas

em gabinetes e 4 em salas de reuniões, sendo as capacidades de frio e de calor totais nesta

zona de 193.7 kW e 242.7 kW, respectivamente. Das 55 unidades instaladas, 32 são do tipo

mural, 22 do tipo split e existe uma unidade de tecto. As unidades Light Air (tipo janela) e

Amcor Airline são bastante antigas, datando provavelmente, da altura de construção do

edifício, perfazendo um total de 13 unidades muito antigas cuja substituição é prioritária.

Devido ao elevado número de equipamentos de climatização presentes no edifício e à

impossibilidade de fazer uma caracterização pormenorizada de cada um, utilizaram-se os

valores nominais das características dos aparelhos, obtidos por inspecção visual ou por

22

consulta de catálogo. Para os aparelhos mais antigos, cujos valores nominais das capacidades

de frio/calor não se encontravam disponíveis, foram utilizados os valores de 1.8 para a εF e 2.2

para o COP, uma vez que se estima que estes aparelhos contem já com cerca de 40 anos de

existência e assumindo que a cada 10 anos a εF se reduz em 4% e o COP em 1%, redução

esta estimada pelos valores presentes no Despacho n.º 11020/2009 da ADENE [33].

Na Figura 9 são apresentados os perfis de utilização de A/C, calculados para as estações

de Verão (arrefecimento) e de Inverno (aquecimento), com base nas respostas dos

trabalhadores ao questionário. Da observação desta, constata-se que no Verão é utilizada mais

de 90% da potência eléctrica instalada em A/C durante 4 horas (das 10h às 12h e das 14h às

16h), enquanto no Inverno é utilizada no máximo entre 80% e 90% apenas durante 2 horas

(das 14h às 16h). A potência eléctrica utilizada em aquecimento (Inverno) é somente

ligeiramente superior à utilizada em arrefecimento (Verão) nos horários de início e de fim de

ocupação do edifício (das 7h às 9h e das 19h às 21h).

Para calcular os consumos máximos de Verão e de Inverno, considerou-se que os

equipamentos de climatização consomem em média 88% da potência eléctrica nominal de

cada aparelho e foram utilizados os respectivos perfis de utilização do A/C. Este valor (88%)

representa um ajuste com o consumo real facturado, tendo sido efectuado antes de estimar a

potência instalada em ventilação na zona B.

Figura 9 – Comparação dos perfis de utilização das unidades de A/C no Verão e no Inverno.

3.1.7. Ventilação Natural

Foi calculada a taxa de renovação horária nominal (Rph) devida à infiltração, segundo a

classe de exposição ao vento das fachadas do edifício, utilizando os quadros IV.1 e IV.2 do

anexo IV do RCCTE. Os valores de Rph (h-1) apresentam-se na Tabela 7.

Tendo em conta que Lisboa pertence à região A e que o edifício se situa no interior de

uma zona urbana (rugosidade I), verifica-se, consultando o quadro IV.2, que o edifício pertence

às classes 1 (até ao piso 6) e 2 (pisos 7 a 9). Admitindo que não existem dispositivos de

admissão na fachada e que a caixa de estore não tem classificação, obtêm-se os valores

0102030405060708090

100

0h

às

1h

1h

às

2h

2h

às

3h

3h

às

4h

4h

às

5h

5h

às

6h

6h

às

7h

7h

às

8h

8h

às

9h

9h

às

10

h

10

h à

s 1

1h

11

h à

s 1

2h

12

h à

s 1

3h

13

h à

s 1

4h

14

h à

s 1

5h

15

h à

s 1

6h

16

h à

s 1

7h

17

h à

s 1

8h

18

h à

s 1

9h

19

h à

s 2

0h

20

h à

s 2

1h

21

h à

s 2

2h

22

h à

s 2

3h

23

h à

s 2

4h

Perfis de Utilização de A/C no Verão e no Inverno

Inverno

Verão

23

correspondentes de Rph (h-1) do quadro IV.1, agravados de 0.10 uma vez que a área de vãos

envidraçados é superior a 15% da área útil (nota 2).

Rph (h-1) Pisos

1 0 a 6 1.05 7 a 9

Tabela 7 – Rph devida à infiltração segundo a classe de exposição ao vento das fachadas do edifício.

Na Figura 10 está representado o ar novo por hora por ocupante nos gabinetes, segundo

a classe de exposição ao vento do edifício, em função do número de ocupantes por gabinete.

O valor médio de ar novo por infiltração nos gabinetes é de 62.4 m3/h.ocupante, sendo o

valor mínimo de ar novo permitido pelo RSECE para escritórios de 35 m3/h.ocupante.

Da Figura 10 observa-se que em 11 dos 40 gabinetes, o ar novo obtido por infiltração é

inferior ao mínimo permitido pelo RSECE, sendo estes: o gabinete 8.6, que é uma sala de

inquirições e não tem janelas, e os gabinetes 1.1, 1.4, 2.2, 3.4, 4.1, 4.2, 4.5, 4.6, 8.8 e 8.9.

Conclui-se portanto que se justificava a instalação de um sistema de ventilação nestes

gabinetes.

Figura 10 – Ar novo por hora por ocupante nos gabinetes da zona A segundo a classe de exposição ao vento do edifício.

3.2. Descrição da Zona B

A zona B do edifício divide-se entre as seguintes áreas principais: atendimento ao público

e gabinetes (piso 0), alimentação (piso -1) e garagens (pisos -2 e -3). As plantas de cada piso,

tal como definidas no ESP-r, apresentam-se em detalhe no anexo I.1 (pg. I-3).

3.2.1. Áreas

A área total da zona B é de 3774.2 m2, sendo a área útil de 1617.3 m2, uma vez que as

garagens ocupam 57% desta zona do edifício. As áreas de pavimento e de envidraçados por

tipologia são apresentadas na Tabela 8. No anexo I.2 (pg. I-4) descrevem-se em detalhe as

divisões da zona B quanto à tipologia e áreas de pavimento e envidraçados.

0

50

100

150

200

250

300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

m3/h

.ocu

pan

te

Nº. ocupantes/gabinete

Ar Novo por Hora por Ocupante Segundo a Classe de Exposição ao Vento (dada pelo RCCTE)

min. permitido pelo RSECE

24

Tipologia Área (m2) Área Envidr. Oeste (m2)

Alimentação 286.8 Atendimento 248.8 Circulação 250.2 32.8 Gabinetes 175.9 Garagens 2156.9 Arquivos/Arrumos 655.6 Área Útil 1617.3 TOTAL 3774.2 32.8

Tabela 8 – Tipologias da zona B: áreas de pavimento e de envidraçados.

3.2.2. Ocupação

Existem 42 trabalhadores nesta zona do edifício, concentrando-se estes essencialmente

no piso 0. Relativamente à ocupação do refeitório, estima-se que consista em 70 ocupantes por

hora entre as 12h e as 14h.

O horário de atendimento ao público realiza-se entre as 9h e as 16h, embora a sala de

espera apenas fique vazia apenas entre as 17h e as 18h. Diariamente passam pela sala de

espera cerca de 430 utentes que se distribuem de forma heterogénea durante o horário de

atendimento. Com base em observações, nas medições da fracção de CO2 (ver Figura 39, pg.

72) e nos dados dos movimentos mensais de utentes, foi estimada a ocupação da sala de

espera por hora que se apresenta na Figura 11.

Da observação desta figura constata-se que, durante o horário de atendimento, existe uma

maior concentração de utentes na sala de espera na parte da manhã, sendo a ocupação

máxima de 91 ocupantes entre as 11h e as 12h e decrescendo ao longo da tarde até 26

ocupantes entre as 15h e a as 16h. O número médio de utentes na sala de espera durante o

horário de atendimento (9h às 16h) é de 59 utentes e de 48 utentes durante o horário de

atendimento real (9h às 18h).

Figura 11 – Número de utentes por hora na sala de espera.

Os dados relativos à ocupação da zona B por parte de trabalhadores e de utentes

apresentam-se na Tabela 9, na qual constam, para cada divisão: o número de ocupantes, a

correspondente carga térmica absoluta (W) e por unidade de área (W/m2), os horários de início

e fim de ocupação e o número total de horas de permanência.

6084 91

55 48 4826 20

2

9h

às

10

h

10

h à

s 1

1h

11

h à

s 1

2h

12

h à

s 1

3h

13

h à

s 1

4h

14

h à

s 1

5h

15

h à

s 1

6h

16

h à

s 1

7h

17

h à

s 1

8h

Número Médio de Utentes na Sala de Espera por Hora

25

Divisão Ocupação

Trab. Utentes Total W W/m2 m2/Ocup. Início Fim Horas - 1.bar 2 2 252 7.92 15.90 9 17 8

- 1.cozinha 3 3 378 17.83 7.07 9 17 8 - 1.refeitor (70)* (70) 8820 52.81 2.39 12 14 2 0.atendimen 10 10 20 2520 25.71 4.90 9 18 9 0.balcão 4 4 504 5.35 23.55 9 18 9

0.sala_espe 48** 48 6048 106.82 1.18 9 18 9 0.ent_func 1 1 126 10.44 12.07 7 21 14 0.central_t 2 2 252 24.71 5.10 9 18 9 0.dir_tesou 2 2 252 22.11 5.70 9 18 9 0.gab1 1 1 126 16.07 7.84 9 18 9 0.gab2 1 1 126 16.07 7.84 9 18 9 0.gab3 1 1 126 16.07 7.84 9 18 9

0.gab_chefi 2 2 252 10.54 11.95 9 18 9 0.tesourari 7 7 882 9.82 12.83 9 18 9

0.tlfs 10 10 1260 73.68 1.71 9 18 9 TOTAL 42 62 104 13104

* Número médio de trabalhadores por hora entre as 12h e as 14h, não considerado para os totais apresentados. ** Número médio de utentes durante o horário de atendimento real (9h às 18h).

Tabela 9 – Ocupação em cada divisão: número de ocupantes, carga térmica absoluta (W) e por unidade de área (W/m2), horários de início e de fim e total de horas de permanência.

3.2.3. Potência Instalada

A potência total instalada na zona B é de 82.3 kW, sendo a maior parcela devida a AVAC

(35.1 kW), seguida da referente aos equipamentos (34.2 kW). Desta última, 62.9% devem-se a

equipamentos instalados na área de alimentação. A iluminação tem uma contribuição menor,

representando 13.1 kW instalados. Os dados relativos à potência instalada em iluminação e

equipamentos em cada divisão desta zona do edifício são apresentados no anexo I.5 (pg. I-10),

tanto em valor absoluto como por unidade de área.

3.2.4. Iluminação

A potência instalada em iluminação na zona B é de 13.1 kW, correspondendo a 5.3 W/m2

por unidade de área útil.

O perfil de iluminação que serviu de base para o cálculo do consumo energético

apresenta-se na Figura 12.

Figura 12 – Perfil de iluminação na zona B.

0102030405060708090

100

0h

às

1h

1h

às

2h

2h

às

3h

3h

às

4h

4h

às

5h

5h

às

6h

6h

às

7h

7h

às

8h

8h

às

9h

9h

às

10

h1

0h

às

11

h1

1h

às

12

h1

2h

às

13

h1

3h

às

14

h1

4h

às

15

h1

5h

às

16

h1

6h

às

17

h1

7h

às

18

h1

8h

às

19

h1

9h

às

20

h2

0h

às

21

h2

1h

às

22

h2

2h

às

23

h2

3h

às

24

h

Perfil de Iluminação na Zona B

Ilum.

26

3.2.5. Equipamento

A potência instalada em equipamento na zona B é de 34.2 kW, representando 21.1 W/m2

por unidade de área útil e sendo de 29.4 W/m2 na área de gabinetes/atendimento do piso 0.

Existem aparelhos típicos de escritório no piso 0, que correspondem apenas a 37.1% da

potência instalada em equipamento nesta zona do edifício, e todo o tipo de equipamento de

alimentação na área da cozinha.

Através da utilização de um contador de tomada eléctrica, foram medidos os consumos de

equipamentos equivalentes a alguns utilizados no edifício. Não tendo sido possível realizar

medições em todos os tipos de equipamento presentes no edifício, para os que não foram alvo

de medição foi consultada bibliografia referente aos mesmos e/ou efectuadas estimativas. Na

Tabela 10 apresentam-se as potências consideradas para cada tipo de equipamento nos

modos de utilização e stand-by e as respectivas fontes, sendo igualmente apresentada a

estimativa do número de horas de funcionamento à potência nominal de cada aparelho.

Comparando os valores medidos com os presentes na literatura (Tabela 2, pg. 10),

verifica-se que não existem grandes diferenças entre as potências consideradas e as da

literatura, exceptuando os casos das fotocopiadoras e scanners, como já foi referido no

subcapítulo anterior.

Tipo de Equipamento W Wstand-by Fonte Horas Func.

Escritório/ Atendimento

Fax 150 1 Medição 0.25 Fotocopiadora 900 17.5 Medição 0.34 Impressora a jacto de tinta 260 12 Medição 0.34 Máquina de senhas 20 Estimativa 9 Mostrador de senhas 50 Estimativa 9 PC antigo 300 45 Medição (a) PC novo 200 1 Medição (a) Scanner 150 1 Medição 0.25 Triturador de papel 80 Medição 0.25 TV 220 Medição 9

Alimentação

Arca congeladora 200 [23] 24 Arca quente 2000 [24] 5 Boca de água Frimec 100 Estimativa 0.50 Caixa registadora 100 Estimativa 3 Forno eléctrico 2000 [23] 1 Frigorífico 200 [23] 24 Fritadeira 3000 [24] 0.25 Máquina de cortar fiambre 190 [24] 0.50 Máquina de buffet 2000 [24] 5 Máq. lavar loiça Univer Bar Mix 2250 [25] 4 Máq. lavar loiça DIHR Gastro 500s 3550 [26] 2 Máquina de café 1200 Medição 2 Microondas 1570 2.4 Medição 1.5 Torradeira industrial 1800 [24] 0.5

Outros Mini aparelhagem 17.5 Medição 8 (a) Nestes casos, considerou-se o número de horas de funcionamento igual ao número de horas de ocupação da divisão onde se encontram os equipamentos.

Tabela 10 – Potência de cada tipo de equipamento (modos de utilização e stand-by e fontes) e horas diárias de funcionamento.

27

De forma a estimar o perfil de utilização do equipamento foram assumidas as seguintes

hipóteses:

⋅⋅⋅⋅ Para os equipamentos da área de gabinetes/atendimento as horas de funcionamento

correspondem ao horário de atendimento ao público real (9h às 18h).

⋅⋅⋅⋅ Para os equipamentos de alimentação foi considerado que os aparelhos utilizados para

confecção do almoço funcionam no horário entre as 9h e as 14h, tendo as respectivas

horas de funcionamento distribuídas neste horário, e considerou-se que a máquina de

lavar loiça da copa funciona entre as 14h e as 16h. As horas de funcionamento dos

restantes equipamentos desta área distribuem-se ao longo do horário de

funcionamento do bar.

Como nesta zona do edifício existem duas áreas com utilizações distintas e consumos de

energia diferenciados, efectuou-se a divisão do perfil de equipamento nas áreas de

alimentação e gabinetes/atendimento. Os perfis de equipamento destas duas áreas

apresentam-se na Figura 13, referindo-se estes às potências instaladas em equipamento

equivalentes, de 10.7 kW na área de alimentação e de 7.5 kW na área de gabinetes/

atendimento, obtidas através da distribuição das potências dos equipamentos de uso

descontínuo pelo horário em que serão utilizados, ou seja, pelo horário de ocupação da divisão

onde se encontram.

Verifica-se que a utilização do equipamento na área de gabinetes/atendimento tem uma

distribuição praticamente constante durante o horário de atendimento ao público (considerando

o facto de este se prolongar até às 18h). Na área de alimentação os consumos em

equipamento são maiores da parte da manhã, devido à confecção do almoço e existem

maiores consumos em vazio, que são essencialmente devidos a frigoríficos e arcas

congeladoras.

Figura 13 – Perfis de equipamento nas áreas de alimentação e gabinetes/atendimento.

0102030405060708090

100

0h

às

1h

1h

às

2h

2h

às

3h

3h

às

4h

4h

às

5h

5h

às

6h

6h

às

7h

7h

às

8h

8h

às

9h

9h

às

10

h1

0h

às

11

h1

1h

às

12

h1

2h

às

13

h1

3h

às

14

h1

4h

às

15

h1

5h

às

16

h1

6h

às

17

h1

7h

às

18

h1

8h

às

19

h1

9h

às

20

h2

0h

às

21

h2

1h

às

22

h2

2h

às

23

h2

3h

às

24

h

Perfis de Equipamento das Áreas de Alimentação e de Gabinetes/Atendimento da Zona B

Alim.

Gabs./Atend.

28

Estima-se que exista um consumo de energia mensal em equipamentos constante de

3395 kWh nesta zona do edifício. A distribuição da potência instalada e consumo de energia

por tipo de equipamento apresenta-se na Tabela 11.

Tipo de Equipamento Quant. W kWh/mês Horas/unid.mês Alimentação: Arca congeladora 7 1400 818 584 Arca quente 1 2000 220 110 Boca de água Frimec 1 100 1 11 Caixa registadora 2 200 13 66 Forno eléctrico 1 2000 44 22 Frigorífico 2 200 117 584 Fritadeira 1 3000 17 6 Máq. buffet 1 2000 220 110 Máq. cortar fiambre 1 190 11 58 Máq. lavar loiça 2 5800 354 61 Máq. café 1 1200 53 44 Microondas 1 1570 53 33 Mini-aparelhagem 1 18 3 172 Torradeira 1 1800 20 11 Típico de escritório: Computador 37 7400 1310 177 Fax 2 300 2 7 Fotocopiadora 3 2700 40 15 Impressora 5 1300 27 21 Scanner 4 600 4 7 Atendimento: Máquina de senhas 1 20 4 175 Mostrador de senhas 3 150 26 176 TV 2 220 39 176 TOTAL 34168 3395 Alimentação 21478 1943 Gabinetes/Atendimento 12690 1452

Tabela 11 – Distribuição da potência instalada e energia consumida por tipo de equipamento na zona B e número médio de horas de funcionamento de cada equipamento unitário.

Verifica-se que os maiores consumos nesta zona do edifício se dão na área de

alimentação, na qual são consumidos mensalmente 1943 kWh (57.2%), e o consumo de

energia em equipamentos típicos de escritório e de atendimento representa um total mensal de

1452 kWh (42.8%). Relativamente ao consumo no horário vazio, estima-se que 88.2%

corresponde aos equipamentos da área de alimentação e apenas 11.8% são correspondentes

aos equipamentos típicos de escritório.

3.2.6. AVAC

A climatização do piso 0 é efectuada por uma bomba de calor de caudal de refrigerante

variável (VRV) Mitsubishi City Multi, cujas características quanto ao modelo, consumo de

energia eléctrica, capacidades, εF, COP e refrigerante utilizado, se apresentam na Tabela 12.

Modelo Qt. Pot. Elec. (kW) Capacidade (kW)

εF COP Refrig. Frio Calor Frio Calor

PUHY 250YMF-C 2 19.4 19.2 58.2 67.2 3.0 3.5 R407c

Tabela 12 – Bomba de calor utilizada na climatização do piso 0: modelo, potência eléctrica, capacidades, εF, COP e refrigerante.

Não foi possível verificar o modelo das unidades interiores do tipo cassete instaladas no

piso 0, pelo que estes foram estimados com base no tipo de modelo observado, nas

29

possibilidades de unidades interiores para a bomba de calor (HP) à qual estão ligadas e nas

capacidades da mesma. As unidades interiores de A/C consideradas são igualmente da marca

Mitsubishi e estão caracterizadas na Tabela 13.

Divisão Tipo Modelo Quant. Pot. Elec.

(kW) Capacidade (kW) Frio Calor

0.atendimen Cassete 4 vias PLFY-P18NCMU-E 4 0.20 21.12 23.44 0.sala_espe Cassete 4 vias PLFY-P18NCMU-E 2 0.10 10.56 11.72 0.dir_tesou Cassete 1 via PMFY-P12NBMU-E 1 0.04 3.52 3.96 0.gab1 Cassete 1 via PMFY-P12NBMU-E 1 0.04 3.52 3.96 0.gab2 Cassete 1 via PMFY-P12NBMU-E 1 0.04 3.52 3.96 0.gab3 Cassete 1 via PMFY-P12NBMU-E 1 0.04 3.52 3.96

0.tesourari Cassete 4 vias PLFY-P18NCMU-E 2 0.10 10.56 11.72 0.gab_chefi Cassete 1 via PMFY-P12NBMU-E 1 0.04 3.52 3.96

0.tlfs Cassete 1 via PMFY-P12NBMU-E 1 0.04 3.52 3.96 0.central_t Cassete 1 via PMFY-P12NBMU-E 1 0.04 3.52 3.96

TOTAL 15 0.68 66.88 74.60

Tabela 13 – Unidades interiores de A/C do piso 0: tipo, modelo, potência eléctrica, capacidades, εF e COP.

Para calcular os consumos máximos de Verão e de Inverno, considerou-se que os

equipamentos de climatização consomem em média 88% da potência eléctrica nominal de

cada aparelho e foram utilizados os respectivos perfis de utilização do A/C. Este valor (88%)

representa um ajuste com o consumo real facturado, tendo sido efectuado antes de estimar a

potência instalada em ventilação nesta zona do edifício.

Relativamente à ventilação nas áreas da cozinha e das garagens, foi considerado o valor

indicado pelo RSECE para a densidade de potência instalada em ventilação de 8 W/m2, com 7

e 4 horas diárias de funcionamento, respectivamente, na cozinha e nas garagens.

A HP utilizada para a climatização deste piso tem um consumo eléctrico nominal de

19.4 kW e está associada às unidades interiores do tipo cassete, correspondendo a um total de

potência instalada para climatização de 20.1 kW. Estima-se que a potência instalada em

ventilação nas áreas da cozinha e das garagens seja de cerca 15.0 kW, pelo que a potência

instalada em equipamentos de AVAC é de 35.1 kW nesta zona do edifício.

3.3. Estimativa dos Consumos Energéticos Mensais

De forma a estimar os consumos mensais em iluminação na zona A, considerou-se que os

valores estimados para as situações de Verão e de Inverno seriam correspondentes aos meses

de Junho a Setembro e de Dezembro a Março, respectivamente. Nos meses restantes foi

utilizado o valor médio das estimativas. O consumo energético em iluminação da zona B foi

considerado constante, uma vez que a radiação solar incidente é desprezável nesta zona.

Os consumos mensais associados à utilização de equipamentos e ventilação foram

considerados constantes.

Para a estimativa dos consumos mensais em climatização, considerou-se que a variação

mensal da factura energética seria essencialmente devida ao consumo de energia em

climatização e foram associadas as estimativas de Verão ao mês de Agosto e de Inverno ao

mês de Fevereiro, uma vez que nestes meses são verificados os consumos máximos de cada

30

estação. No subcapítulo 3.5 analisa-se a factura energética do edifício e são justificadas estas

hipóteses.

Nas Tabelas 14 e 15 apresenta-se a estimativa dos consumos de energia mensais em

iluminação, equipamentos e AVAC, respectivamente, para a zona A e B.

Mês Consumo de Energia Estimado na Zona A (kWh)

Iluminação Equipamento Climatização

TOTAL A/C Aquecedores Total

Janeiro 3447 8153 6349 2013 8364 19964 Fevereiro 3447 8153 6804 2160 8964 20563 Março 3447 8153 2570 816 3386 14985 Abril 2965 8153 3296 1047 4343 15461 Maio 2965 8153 5741 0 5741 16859 Junho 2483 8153 7443 0 7443 18079 Julho 2483 8153 11775 0 11775 22411 Agosto 2483 8153 12077 0 12077 22713

Setembro 2483 8153 10729 0 10729 21365 Outubro 2965 8153 8894 0 8894 20012 Novembro 2965 8153 4838 1536 6374 17491 Dezembro 3447 8153 3818 1206 5024 16623 TOTAL 35581 97830 84334 8778 93115 226525

Tabela 14 – Consumo de energia estimado na zona A: iluminação, equipamento, climatização e total.

Mês Consumo de Energia Estimado na Zona B (kWh)

Iluminação Equipamento AVAC

TOTAL A/C Ventilação Total



Tabela 15 – Consumo de energia estimado na zona B: iluminação, equipamento, AVAC e total.

3.4. Perfil Energético do Edifício Estimado

A distribuição do consumo energético anual estimado no edifício por tipo de consumo é

apresentada na Figura 14. A Figura 15 mostra a estimativa da distribuição do consumo anual

de energia em climatização (aquecimento e arrefecimento) no edifício, por zona.

Da observação da Figura 14, verifica-se que 41% do consumo anual de energia é devido à

utilização de equipamentos, 37% devidos aos processos de aquecimento e arrefecimento e

17% e 5% referentes à iluminação e ventilação, respectivamente. Em relação aos consumos

em climatização (ver Figura 15), estima-se que 74% ocorram na zona A e que 45% estejam

apenas ligados ao arrefecimento desta zona do edifício.

31

3.5. Análise da Factura Energética

Neste subcapítulo serão analisados os consumos mensais de energia activa no edifício,

respeitantes aos anos de 2007, 2008 e 2009. A variação do consumo de energia activa ao

longo do ano neste triénio encontra-se representada na Figura 16.

Figura 16 – Energia activa consumida no edifício nos anos de 2007, 2008 e 2009.

De modo a poder analisar a variação do consumo mensal de energia ao longo destes três

anos, calcularam-se os valores médios mensais das temperaturas máxima e média e de horas

de insolação, referentes à cidade de Lisboa, nos anos considerados (tabelados no anexo II, pg.

II-1). O cálculo destes valores foi baseado em dados do IG.

Observa-se que, nos três anos, os menores consumos foram verificados nos meses de

Março, Abril e Maio, meses estes em que a temperatura máxima variou, em média, entre

17.7 ºC e 23.6 ºC, acompanhada de 6.9 a 10.5 horas de insolação. Verifica-se então que estes

consumos mínimos mensais estão associados aos meses em que a temperatura exterior se

encontra dentro do intervalo de conforto (20 ºC a 25 ºC) ou cujas horas de insolação permitem

obter uma temperatura interior dentro deste intervalo, por meio do aquecimento do edifício

através do ganho solar do mesmo, tornando-se assim desnecessário recorrer aos

15%

22%

5%17%

41%

Consumo de Energia no Edifício

Aquec.

Arrefec.

Vent.

Ilum.

Equip.

29%

45%

12%

14%

Consumo de Energia em Climatização no Edifício

Zona A - Aq.

Zona A - Arr.

Zona B - Aq.

Zona B - Arr.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Jan

/07

Fe

v/0

7M

ar/

07

Ab

r/0

7M

ai/

07

Jun

/07

Jul/

07

Ag

o/0

7S

et/

07

Ou

t/0

7N

ov

/07

De

z/0

7Ja

n/0

8F

ev/

08

Ma

r/0

8A

br/

08

Ma

i/0

8Ju

n/0

8Ju

l/0

8A

go

/08

Se

t/0

8O

ut/

08

No

v/0

8D

ez/

08

Jan

/09

Fe

v/0

9M

ar/

09

Ab

r/0

9M

ai/

09

Jun

/09

Jul/

09

Ag

o/0

9S

et/

09

Ou

t/0

9N

ov

/09

De

z/0

9

Consumo de Energia Activa nos Anos de 2007, 2008 e 2009 (kWh)

Cheias

Ponta

Super Vazio

Vazio

Figura 14 – Desagregação do consumo de energia no edifício (estimativa).

Figura 15 – Desagregação do consumo de energia em climatização no edifício (estimativa).

32

equipamentos de aquecimento. O consumo mínimo verificado em média nos três anos é

referente ao mês de Março.

O mês de Dezembro apresenta igualmente um consumo menor, mas que deve ser

justificado pela menor ocupação do edifício neste mês.

As necessidades de arrefecimento do edifício são notórias nos consumos mensais de

todos os anos, destacando-se especialmente o mês de Agosto, mas também os meses de

Julho e Setembro. No mês de Agosto o consumo energético do edifício é em média 35.7%

superior ao verificado no mês de Março.

Em relação às necessidades de aquecimento, verificam-se nitidamente nos anos de 2007

e 2009 em Janeiro e Fevereiro, mas no ano de 2008 foram muito reduzidas. Analisando as

temperaturas diárias neste mês nos três anos (anexo II, pg. II-1), constata-se que o menor

consumo em Janeiro de 2008 se justifica pelo facto de não terem existido dias com

temperatura máxima inferior a 14 ºC, enquanto nos outros dois anos se contou com pelo

menos seis dias seguidos com temperaturas máximas inferiores a este valor. Conclui-se que as

necessidades de arrefecimento do edifício se acentuam quando ocorrem vários dias seguidos

com temperaturas máximas muito baixas. O consumo menor em 2009, relativamente ao ano de

2007, pode ser justificado pelo aumento da insolação, que foi em média 4 horas diárias em

Janeiro de 2009, enquanto em Janeiro 2007 se contou apenas com o valor médio de 1 hora de

insolação por dia. No mês de Fevereiro verifica-se o consumo máximo da estação de

arrefecimento, este consumo é em média 26.0% superior ao mínimo.

Na Tabela 16 resumem-se os valores médios dos três anos, referentes aos consumos

energéticos mínimo, máximos nas estações de aquecimento e arrefecimento e anual.

Consumo Mês kWh Mínimo Março 22857

Máximo Aquecimento Fevereiro 28802 Máximo Arrefecimento Agosto 31013

Anual 320601

Tabela 16 – Valores médios dos consumos energéticos nos anos de 2007 a 2009: mínimo, máximos nas estações de aquecimento e arrefecimento e anual.

3.5.1. Tarifário de Electricidade

O tarifário de electricidade actual do edifício corresponde a média tensão com longas

utilizações. Neste subcapítulo pretende-se verificar se este tarifário é o mais adequado,

comparando os pesos da energia activa consumida e facturada e os preços da potência

contratada e em horas de ponta nos três tarifários de média tensão: longas, médias e curtas

utilizações.

A Tabela 17 resume os preços médios anuais de kWh destes três tarifários e os preços

fixos mensais das potências tomada em horas de ponta e contratada, apresentados em detalhe

no anexo III (pg. III-1).

33

Utilizações €med/kWh €/kW.mês

Ponta Cheias Vazio Pot. Horas de Ponta Pot. Contratada Longas 0.1075 0.0822 0.0504 7.982 1.242 Médias 0.1144 0.0842 0.0517 8.055 1.130 Curtas 0.1762 0.0920 0.0568 12.420 0.439

Tabela 17 – Preço médio anual de kWh e preço mensal das potências tomada em hora de ponta e contratada dos tarifários de média tensão com longas, médias e curtas utilizações.

Na Figura 17 apresenta-se a comparação dos pesos da energia activa consumida e

facturada entre os anos de 2007 e 2009.

Figura 17 – Comparação dos pesos da energia activa consumida e facturada de 2007 a 2009.

Tendo em conta os consumos médios, potência contratada e potência média tomada em

horas de ponta verificados no edifício entre 2007 e 2009 (ver Tabela 18), foi calculado o custo

relativo a cada tarifário que se apresenta na Tabela 19.

kWhmed/ano kWmed/mês kW/mês Ponta Cheias Vazio Pot. Horas de Ponta Pot. Contratada 5578 15637 5502 45.8 232.5

Tabela 18 – Valores médios anuais do consumo e potência tomada em horas de ponta e valor da potência contratada no edifício.

Utilizações €/ano

Ponta Cheias Vazio Pot. Horas de Ponta

Pot. Contratada

Total

Longas 600 1285 277 366 289 2816 Médias 638 1317 285 369 263 2871 Curtas 983 889 313 569 102 2856

Tabela 19 – Custo anual da energia consumida no edifício com os tarifários de média tensão com longas, médias e curtas utilizações.

O tarifário actual é o que apresenta o menor custo relativamente aos consumos e

potências tomada em horas de ponta e contratada, pelo que se conclui que é o mais adequado

para o edifício.

21%

21%58%

13%

28%59%

Pesos da Energia Activa Consumida e Facturada de 2007 a 2009

Vazio

Ponta

Cheias Consumo

Factura

34

3.5.2. Comparação do Consumo Estimado com o Real

Na Tabela 20 apresenta-se a estimativa dos consumos de energia mensais em

iluminação, equipamentos e AVAC na totalidade do edifício e efectua-se a comparação do

valor total estimado com o consumo real facturado.

Mês

Consumo de Energia Estimado no Edifício (kWh) Consumo Energético Real

Facturado (kWh)

Erro Rel. (%) Ilum. Equip.

AVAC TOTAL Aquec./

Arrefec. Vent. Total

Janeiro 5423 11548 11975 1326 13301 30272 28100 7.7 Fevereiro 5423 11548 12833 1326 14159 31130 28802 8.1 Março 5423 11548 4848 1326 6174 23145 22857 1.3 Abril 4942 11548 6218 1326 7544 24033 23387 2.8 Maio 4942 11548 7599 1326 8925 25414 23566 7.8 Junho 4460 11548 9852 1326 11178 27185 25566 6.3 Julho 4460 11548 15586 1326 16912 32919 30658 7.4 Agosto 4460 11548 15985 1326 17312 33319 31013 7.4

Setembro 4460 11548 14202 1326 15528 31535 29429 7.2 Outubro 4942 11548 11772 1326 13099 29588 27272 8.5 Novembro 4942 11548 9125 1326 10451 26940 25767 4.6 Dezembro 5423 11548 7192 1326 8518 25489 24184 5.4 TOTAL 59298 138570 127185 15914 143099 340967 320601 6.4

Tabela 20 – Consumo de energia estimado no edifício: iluminação, equipamento, AVAC e total.

Verifica-se que a estimativa efectuada tem a ela associada um erro de 6.4% relativamente

ao consumo real anual do edifício presente na factura eléctrica.

O erro relativo do mês de Março é o menor (1.3%), enquanto o associado ao mês de

Outubro é o maior (8.5%), denotando que as necessidades de arrefecimento provavelmente

serão inferiores às consideradas neste mês.

Observa-se um erro positivo em todos os meses, o que pode significar que algum dos

consumos estimados excedeu o real. Na Figura 18 efectua-se a comparação do consumo

mensal total estimado com o real facturado.

Figura 18 – Comparação do consumo mensal estimado com o real facturado.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

kWh

Mês

Consumo Mensal Estimado e Real

Ilum.

Equip.

AVAC

Total

Real

35

Seguidamente, apresenta-se na Tabela 21 o consumo estimado no horário vazio em cada

zona do edifício e compara-se com o real presente na factura energética.

Mês Consumo de Energia no Horário Vazio (kWh)

Erro Rel. (%) Real

Facturado Estimado

Zona A Zona B Total Janeiro 5210 2497 2584 5081 -2.5 Fevereiro 5064 2497 2584 5081 0.3 Março 4408 2497 2584 5081 15.3 Abril 5266 2497 2584 5081 -3.5 Maio 5369 2497 2584 5081 -5.4 Junho 5753 2497 2584 5081 -11.7 Julho 6536 2497 2584 5081 -22.3 Agosto 6659 2497 2584 5081 -23.7

Setembro 6347 2497 2584 5081 -19.9 Outubro 5899 2497 2584 5081 -13.9 Novembro 5121 2497 2584 5081 -0.8 Dezembro 4389 2497 2584 5081 15.8 TOTAL 66021 29965 31009 60974 -7.6

Tabela 21 – Consumo de energia no horário vazio: real facturado e estimado e erro relativo da estimativa.

A estimativa do consumo energético do edifício no horário vazio apresenta um erro de

-7.6%, o que significa que não foram contabilizados todos os consumos neste horário e/ou

existem equipamentos que ficam ligados durante a noite desnecessariamente.

Esta última hipótese justifica-se pela variação observada no consumo facturado neste

horário, verificando-se um aumento de 21.0% (1158 kWh) no mês de Agosto relativamente ao

valor médio anual e de 51.7% (2270 kWh) em relação ao mínimo observado no mês de

Dezembro. Efectivamente, é nos principais meses da estação de arrefecimento que o consumo

em vazio atinge valores superiores, o que pode indicar que existem aparelhos de A/C que

ficam ligados durante a noite.

3.6. Construção

Estima-se que a construção do edifício date dos anos 70. O desempenho energético de

um edifício depende das características dos elementos construtivos utilizados na sua

envolvente (coberturas, fachadas). Um dos grandes objectivos destes elementos é diminuir

tanto quanto possível as transferências de calor entre o interior e o exterior.

A Tabela 22 resume os principais elementos construtivos do edifício, através da sua

composição estimada e do respectivo coeficiente de transmissão térmica e a Tabela 23 é

referente aos vãos envidraçados. No anexo IV.1 (pg. IV-1) são apresentadas as propriedades

ópticas do vidro.

36

Elemento Caracterização U [W/(m2.ºC)] Fonte

Parede exterior Alvenaria de blocos de betão celular autocavado. Parede simples de alvenaria com 300 mm de espessura.

0.56 [34]

Parede interior Alvenaria de blocos de betão celular autocavado. Parede simples de alvenaria com 200 mm de espessura.

0.74 [34]

Divisória interior Madeira Hardboard dos dois lados com 5mm cada + 60 mm de ar no interior.

1.97 ESP-r

Pavimento/Tecto Pavimento sobre espaços exteriores sem isolamento térmico. Pavimento sem tecto falso com blocos de betão normal com 350 mm de espessura.

1.6 [35]

Cobertura

Cobertura horizontal (em terraço) com isolamento térmico pelo exterior. Estrutura resistente de blocos de betão leve com 350 mm de espessura e isolamento com EPS com 30 mm de espessura.

0.59 [35]

Tabela 22 – Composição estimada dos principais elementos do edifício e respectivos coeficientes de transmissão de calor.

Elemento Caracterização U [W/(m2.ºC)] Fonte Janela Vidro de 6mm. 5.671 ESP-r

Tabela 23 – Coeficiente de transmissão de calor dos vãos envidraçados.

3.7. Enquadramento Legislativo

Em termos legislativos, o edifício é abrangido pelo RSECE, visto que este regulamento

engloba “grandes edifícios de serviços existentes com uma área útil superior a 1000 m2.” Pelo

que, devem ser respeitados os seguintes pontos:

⋅⋅⋅⋅ Art.º 4: “Os requisitos exigenciais de conforto térmico de referência são os fixados no

RCCTE ” – RCCTE art.º. 14: “(...) temperatura do ar de 20ºC para a estação de

aquecimento e uma temperatura de ar de 25ºC relativa a estação de arrefecimento.”

⋅⋅⋅⋅ Art.º 7: “O consumo global específico de energia (...) é avaliado periodicamente por

auditoria energética no âmbito do SCE, não podendo ultrapassar um valor definido.”

– Nº. 1 do art.º 31 “(...) os consumos globais específicos dos edifícios de serviços

existentes (...) são traduzidos pelo respectivo valor indicador de eficiência

energética (IEE), calculado pela metodologia fixada (...)”.

– Nº. 2 do art.º 31 “Os valores limite dos consumos globais específicos dos

edifícios são expressos em energia primária de acordo com o anexo X.”

⋅⋅⋅⋅ Art.º 12: “Devem ser considerados valores máximos das concentrações de algumas

substâncias poluentes do ar interior”, descritos no anexo VII.

⋅⋅⋅⋅ Art.º 19: “Instalações e equipamentos devem possuir um plano de manutenção

preventiva.”

⋅⋅⋅⋅ Art.º 21 e 22: “Deve existir um técnico com habilitações próprias e experiência

profissional responsável pelo bom funcionamento dos sistemas de climatização.”

⋅⋅⋅⋅ Sanções e coimas (art.º 25 e 26) previstas para o não cumprimento dos art.º 7, 12, 19,

21 e 22.

37

4. Modelação do Edifício

No presente capítulo é caracterizado o modelo de referência do edifício e procede-se à

sua validação, comparando o consumo simulado com o estimado e com o real facturado. No

final, são calculados os Indicadores de Eficiência Energética (IEE) e é efectuada a classificação

energética do edifício.

Conforme referido no capítulo 2, para a construção do modelo foram necessárias as

plantas de construção do edifício e a inspecção do mesmo. Efectuou-se o levantamento da

potência instalada e, pela cedência de um questionário aos trabalhadores e informações

prestadas por estes aquando dos levantamentos, obtiveram-se dados relativos à ocupação e

gestão de iluminação, equipamento e A/C, que permitiram calcular os perfis reais dos mesmos.

Seguidamente, explicitam-se as aproximações utilizadas nas simulações efectuadas.

Os perfis reais calculados foram utilizados na simulação real do edifício e incluídas, em

cada divisão do edifício, as respectivas potências equivalentes instaladas em iluminação e em

equipamento (obtidas pela distribuição dos consumos não permanentes pelo horário de

ocupação da divisão onde se encontram). Para a simulação nominal foram utilizados os perfis

e valores de referência, dados pelo anexo XV do RSECE, para cada uma das tipologias

existentes no edifício.

Relativamente aos equipamentos de A/C, para a simulação real do edifício utilizaram-se

os valores nominais das capacidades de frio/calor, εF e COP de cada aparelho. Na simulação

das necessidades de arrefecimento e aquecimento para satisfazer as condições de conforto

térmico (não verificadas na simulação real), consideraram-se valores elevados de capacidades

limite, de forma a poder obter os máximos necessários em cada divisão e determinar assim as

capacidades dos aparelhos a utilizar para a substituição dos instalados. Na simulação nominal

foram igualmente considerados valores máximos limite.

Em relação à temperatura de conforto, considerou-se para o aquecimento o valor de 20º C

(Inverno) e 25º C para o arrefecimento (Verão), tidos como valores de referência no RCCTE.

Na área da cozinha e no refeitório considerou-se o caudal de ar novo mínimo indicado

pelo RSECE de 30 e 35 m3/h.ocupante, respectivamente para a cozinha (sala de preparação

de refeições) e para o refeitório (sala de refeições).

Nas simulações reais de Verão, foi considerada a existência de ventilação natural nas

áreas de circulação que dão para a fachada Este nos pisos 1 a 9, conforme observado no

edifício. Esta ventilação natural foi estimada por uma área de abertura das janelas de 0.5 m2

em cada circulação. Relativamente aos restantes vãos envidraçados, foi utilizada a taxa de

renovação nominal (Rph), obtida através do RCCTE, de 1 e 1.05 renovações horárias do ar

interior, respectivamente até ao piso 6 e nos pisos 7 a 9.

38

4.1. Caracterização do Modelo de Referência

Neste subcapítulo serão explicadas as etapas seguidas para a elaboração do modelo de

referência no programa ESP-r.

Procedeu-se à construção de dois modelos, referentes às zonas A e B, tendo sido definido

um total de 109 zonas (68 na zona A e 41 na zona B).

Primeiramente, foram criados para cada divisão os ficheiros de geometria (.geo),

construção (.con), propriedades ópticas (.tmc), operação (.opr) e sombreamento (.shd).

Seguidamente foram criados os ficheiros de configuração (.cfg e .cnn) e foi corrido o topology

checker para verificar as ligações entre superfícies e condições fronteira.

Para a criação do ficheiro de geometria foi definida a localização e área da divisão,

construídas as janelas da mesma, foi efectuada a classificação de cada superfície quanto ao

tipo de construção e definidas as suas condições fronteira. Os ficheiros de construção foram

então definidos a partir do ficheiro de geometria, sendo de seguida adicionada a localização e

forma dos elementos de sombreamento.

Após a definição da composição de cada zona, procedeu-se à alteração das seguintes

bases de dados: construction, definindo os elementos estruturais do edifício; optics, escolhendo

o tipo de envidraçados e event profiles, na qual se inseriram os perfis de ocupação, iluminação

e equipamentos e as renovações de ar horárias por parte de infiltração e ventilação.

Foi então efectuado o update dos ficheiros de construção e definidos os ficheiros de

operação para cada divisão em função dos perfis presentes na base de dados event profiles e

da potência equivalente instalada (em iluminação e equipamento) e número de ocupantes.

Nas Figuras 19 e 20 apresentam-se as imagens do modelo do edifício no ESP-r,

respectivamente para as zonas A e B.

Zona A

Fachada Oeste Fachada Este

Figura 19 – Modelo do edifício no ESP-r: zona A (fachadas Oeste e Este).

39

Zona B

Figura 20 – Modelo do edifício no ESP-r: zona B.

Com o modelo construído, procedeu-se à construção da rede nodal (malha) para o

escoamento de ar (ficheiros .afn). Para tal, foi colocado um nó interior em cada divisão e

definidos nós exteriores associados a cada abertura.

A ligação entre os nós foi efectuada através dos seguintes componentes: portas ou janelas

abertas, frinchas em torno de portas ou janelas fechadas e aberturas. Os componentes que

simulam janelas abertas foram utilizados nas janelas das áreas de circulação (da fachada Este,

dos pisos 1 a 9) nas simulações de Verão, enquanto nas simulações de Inverno estes foram

substituídos por componentes que simulam frinchas em torno de janelas fechadas. Os

restantes componentes foram utilizados consoante o que foi verificado na inspecção visual do

edifício.

Por último, foram criados os ficheiros de controlo (.ctl), definindo as potências de frio e de

calor máximas em cada divisão, as temperaturas pretendidas com o aquecimento (20 ºC) e

com o arrefecimento (25 ºC), bem como o horário de funcionamento dos equipamentos de

climatização.

Estes ficheiros de controlo foram definidos para a situação actual do edifício e para a ideal,

de forma a obter as necessidades de arrefecimento/aquecimento para cada divisão ter uma

temperatura interior dentro do intervalo de conforto. Na situação real do edifício, foram

consideradas as capacidades nominais de frio e de calor instaladas em cada divisão. Para

simular a situação ideal foram definidos limites máximos elevados para estes valores, de forma

a obter a temperatura interior pretendida, e as capacidades necessárias foram então obtidas

pelo máximo absoluto (de potência de frio e de calor) verificado em cada divisão na simulação.

Os diferentes cenários simulados no ESP-r foram efectuados alterando os ficheiros de

operação, rede nodal e controlo e por mudança das propriedades do vidro presentes na base

de dados optics.

A base de dados climáticos de Lisboa utilizada no ESP-r foi o ficheiro CLIMED do Instituto

Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação (INETI), que é baseada na interpolação

espacial de dados climáticos publicados pelo Instituto de Meteorologia (IM) entre 1951-1980

combinada com dados do INETI.

40

4.2. Validação do Modelo

Neste subcapítulo serão apresentados os consumos energéticos obtidos por simulação e

efectuar-se-á a comparação dos mesmos com os valores estimados e com o consumo real do

edifício presente na factura energética.

4.2.1. Fontes de Incerteza

São esperados erros devidos ao facto de os diversos consumos não terem sido medidos,

mas estimados. Efectivamente, o consumo estimado apresenta um erro mensal sempre

positivo, pelo que algum dos consumos “fixos” pode estar sobrestimado, afectando as

necessidades de climatização dadas pelo programa.

Outras fontes de incerteza são o facto de: não se poder prever quantas pessoas estarão

ausentes ao longo do ano (estimativa não teve em conta esta variação); a εF e o COP dos

aparelhos não serem exactamente os assumidos (valores nominais); os materiais de

construção do edifício poderem não ser exactamente os considerados ou as suas propriedades

terem sido alteradas pelo passar do tempo; e o ficheiro climático utilizado (CLIMED) ser

baseado na interpolação espacial de dados climáticos, enquanto as facturas são referentes a

três anos específicos, mesmo havendo a concordância de valores médios verificada

anteriormente (ver Tabela 3, pg. 13).

4.2.2. Consumos em Climatização Obtidos por Simulação e Comparação

com Valores Estimados

Os consumos energéticos, obtidos por simulação com os perfis reais de utilização,

associados ao aquecimento e arrefecimento das duas zonas e da totalidade do edifício

apresentam-se na Tabela 24.

Na Tabela 25 os consumos energéticos associados à climatização são comparados com

os valores estimados.

Mês Consumo de Energia em Climatização Simulado (kWh)

Aquecimento Arrefecimento Zona A Zona B Total Zona A Zona B Total



Tabela 24 – Consumo energético em climatização simulado: aquecimento e arrefecimento.

41

Mês Consumo de Energia em Climatização

Simulado (kWh) Erro Relativo ao Consumo Estimado (%)

Zona A Zona B Total Zona A Zona B Total Janeiro 7761 2032 9793 -7.2 -43.7 -18.2 Fevereiro 6665 1638 8303 -25.6 -57.7 -35.3 Março 4434 1371 5804 31.0 -6.2 19.7 Abril 5056 2082 7138 16.4 11.0 14.8 Maio 4022 2690 6712 -29.9 44.8 -11.7 Junho 9041 3771 12811 21.5 56.6 30.0 Julho 12476 4307 16784 6.0 13.0 7.7 Agosto 12732 4576 17308 5.4 17.1 8.3

Setembro 10832 4048 14879 1.0 16.6 4.8 Outubro 3967 2870 6837 -55.4 -0.3 -41.9 Novembro 6742 2096 8837 5.8 -23.8 -3.2 Dezembro 6353 1452 7806 26.5 -33.0 8.5 TOTAL 90082 32932 123014 -3.3 -3.3 -3.3

Tabela 25 – Consumo energético em climatização simulado e erro relativo ao consumo estimado.

Verifica-se que o consumo associado ao aquecimento estimado foi superior ao simulado,

denotando que não existe tanta necessidade de aquecimento, como se pode observar nas

Figuras 21 e 22, referentes à zona A e B, respectivamente.

Figura 21 – Comparação do consumo em climatização simulado com o estimado: zona A.

Figura 22 – Comparação do consumo em climatização simulado com o estimado: zona B.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

kWh

Mês

Consumo Mensal em Climatização na Zona A

Estimado

Simulado

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

kWh

Mês

Consumo Mensal em Climatização na Zona B

Estimado

Simulado

42

Quanto às necessidades de arrefecimento observa-se o contrário, sendo necessário um

consumo energético superior ao estimado, especialmente na zona B (ver Figura 22).

Na Figura 23 efectua-se a comparação dos consumos em climatização referentes à

totalidade do edifício obtidos por estimativa e por simulação (aquecimento e arrefecimento).

Compara-se igualmente com o valor obtido “por factura”, isto é, a diferença entre o consumo

mensal facturado e o consumo (fixo não associado ao processo de climatização).

Figura 23 – Consumo energético em climatização no edifício: estimado, simulado e “por factura”.

4.2.3. Comparação do Consumo Obtido por Simulação com o Real

A comparação do consumo de energia simulado com o valor real, presente na factura

eléctrica, apresenta-se na Tabela 26 e na Figura 24.

Mês

Consumo Total de Energia no Edifício (kWh) Real

Facturado (kWh)

Estimativa Simulação Consumo (kWh)

Dif. Abs. (kWh)

Dif. Rel. (%)

Consumo (kWh)

Dif. Abs. (kWh)

Dif. Rel. (%)

Janeiro 28100 30272 2172 7.7 28090 -10 0.0 Fevereiro 28802 31130 2328 8.1 26601 -2202 -7.6 Março 22857 23145 288 1.3 24101 1245 5.4 Abril 23387 24033 646 2.8 24953 1566 6.7 Maio 23566 25414 1848 7.8 24527 961 4.1 Junho 25566 27185 1619 6.3 30145 4579 17.9 Julho 30658 32919 2261 7.4 34117 3459 11.3 Agosto 31013 33319 2306 7.4 34642 3629 11.7

Setembro 29429 31535 2106 7.2 32213 2784 9.5 Outubro 27272 29588 2316 8.5 24653 -2619 -9.6 Novembro 25767 26940 1173 4.6 26653 886 3.4 Dezembro 24184 25489 1304 5.4 26103 1918 7.9 TOTAL 320601 340967 20366 6.4 336796 16195 5.1

Tabela 26 – Comparação do consumo simulado com o real.

Observa-se que o valor simulado tem a ele associado um erro relativo ao real de 5.1%,

tendo sido obtidos valores da mesma ordem de grandeza do valor real e da estimativa inicial.

Os maiores erros mensais estão associados aos meses de Verão, podendo dever-se ao

facto de a ocupação ser menor nestes meses e por isso o consumo energético real em

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

kWh

Mês

Consumo Mensal em Climatização no Edifício

Estimativa - Aq.

Estimativa - Arr.

Por Factura

Simulação - Aq.

Simulação - Arr.

43

arrefecimento não ser tão elevado. Em tal se verificando, haverá igualmente menos uso de

equipamento e iluminação (reduzindo assim o consumo energético nestes e também no

arrefecimento).

Figura 24 – Comparação do consumo simulado com o real.

4.2.4 Perfil Energético do Edifício Simulado

A desagregação do consumo energético anual em cada zona do edifício é apresentada na

Figura 25.

A Figura 26 representa o perfil energético do edifício e na Figura 27 efectua-se a

desagregação do consumo energético anual em aquecimento e arrefecimento.

Figura 25 – Desagregação do consumo de energia na zona A e na zona B (simulação).

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

kWh

Mês

Comparação do Consumo Simulado com o Real

Simulado

Real

15%

25%

16%

44%

Consumo de Energia na Zona A

Aquec.

Arrefec.

Ilum.

Equip.

7%

22%

14%21%

36%

Consumo de Energia na Zona B

Aquec.

Arrefec.

Vent.

Ilum.

Equip.

12%

24%

5%18%

41%

Consumo de Energia no Edifício

Aquec.

Arrefec.

Vent.

Ilum.

Equip.

27%

46%

7%

20%

Consumo de Energia em Climatização no Edifício

Zona A - Aq.

Zona A - Arr.

Zona B - Aq.

Zona B - Arr.

Figura 26 – Desagregação do consumo de energia no edifício (simulação).

Figura 27 – Desagregação do consumo de energia em climatização no edifício (simulação).

44

Verifica-se que, pelos valores obtidos na simulação, 36% do consumo anual do edifício é

devido a climatização (12% em aquecimento e 24% em arrefecimento). Enquanto se tinha

estimado a parcela de 37% referente à climatização (15% em aquecimento e 22% em

arrefecimento). O perfil energético do edifício e a desagregação do consumo energético anual

em climatização, obtidos por estimativa, foram apresentados, respectivamente, nas Figuras 14

e 15 (pg. 31).

4.3. Indicador de Eficiência Energética (IEE)

O Indicador de Eficiência Energética (IEE) traduz o consumo de energia primária de um

edifício ou fracção, por metro quadrado e por ano. Este indicador é calculado a partir dos

consumos nominais ou reais de energia de um edifício durante um ano, englobando a

totalidade dos consumos convertidos para energia primária.

O cálculo do IEE é efectuado consoante as tipologias existentes num edifício. Visto existir

mais do que uma tipologia no presente caso de estudo, o IEE global é calculado com base no

valor médio ponderado de acordo com as áreas correspondentes a cada uma das tipologias

existentes.

Na Tabela 27 apresenta-se uma descrição sumária do significado de cada tipo de IEE.

Tipo de IEE Designação Determinação Utilidade

IEEreal-facturas IEE real para

edifícios existentes

Por análise simples das facturas energéticas (últimos 3 anos), sem correcção climática.

- Verificação simplificada do cumprimento do requisito energético em edifícios existentes e da necessidade ou não de um plano de racionalização energética (PRE).

IEEreal-simulado IEE real obtido por simulação

Por simulação dinâmica, utilizando os perfis reais previstos ou determinados em auditoria, com correcção climática.

- Para efeitos da primeira auditoria de edifícios novos (ao fim do 3º ano de funcionamento); - Para efeitos das auditorias periódicas aos edifícios existentes.

IEEnom IEE nominal

Por simulação dinâmica, utilizando os perfis padrão do anexo XV do RSECE, com a correcção climática.

- Verificação do cumprimento do requisito energético em edifícios novos; - Classificação energética do edifício (tanto novos como existentes).

IEEref-novos

IEE de referência limite para edifícios

novos

Definido no anexo XI do RSECE.

- Verificação do cumprimento do requisito energético em edifícios novos; - Referência para classificação energética.

IEEref-exist

IEE de referência limite para edifícios

existentes

Definido no anexo X do RSECE.

- Verificação simplificada do cumprimento do requisito energético em edifícios existentes e da necessidade ou não de um PRE.

Tabela 27 – Tipos de IEE [36].

Procede-se no presente subcapítulo à determinação dos valores de referência para

edifícios existentes e novos, IEEref-exist e IEEref-novos, e ao cálculo dos valores reais sem e com

correcção climática, IEEreal-facturas e IEEreal-simulado, sendo por fim calculado o IEEnom de forma a

efectuar a classificação energética do edifício. Esta classificação é efectuada no subcapítulo

4.4.

Para o cálculo destes indicadores efectuou-se a correcção das áreas, reduzindo-as em

10%, conforme definido no quadro I do Despacho n.º 11020/2009 da ADENE [33], que define o

45

Método de Cálculo Simplificado para a Certificação Energética de Edifícios Existentes no

âmbito do RCCTE: “Se a medição da área de pavimento for efectuada contabilizando a área de

contacto das paredes divisórias com os pavimentos, deve-se diminuir o valor da área total em

10 %.”.

4.3.1. IEEref-exist e IEEref-novos

Os valores de referência serão correspondentes ao valor médio ponderado (pelas áreas)

dos valores de referência correspondentes a cada uma das tipologias existentes.

De acordo com o anexo X do RSECE, no edifício em estudo existem as tipologias

constantes da Tabela 28, na qual são apresentados os valores do IEEref-exist e do IEEref-novos de

cada tipologia e do edifício.

Divisões Tipologia RSECE

Área (m2)

IEEref-exist IEEref-exist

edifício IEEref-

novos IEEref-novos

edifício kgep/m2.ano

Zona A Escritórios 2948.8 40

34.1

47.7 (excluindo garagens)

35

29.5


Piso 0 (excepto sala de espera)

Escritórios 644.3 40 35

Sala de espera e circulações

circundantes

Pequenas lojas

94.3 75 35

Cozinha, copa e bar Cozinhas 90.6 121* 121 Refeitório Restaurantes 150.3 170 120

Garagens e arquivos/arrumos

circundantes Garagens 2417.3 12* 12

*Devido ao facto de não se encontrarem disponíveis valores de referência para edifícios existentes, foram utilizados os valores referentes a edifícios novos (correspondentes a cozinhas funcionando 6 horas/dia e estacionamento 10 horas/dia, de segunda a sexta).

Tabela 28 – IEEref-exist e IEEref-novos das tipologias existentes no edifício e do edifício.

4.3.2. IEEreal-facturas

O IEEreal-facturas obtém-se da eq. (1), esta abordagem simplificada é uma aproximação que

não tem correcção climática.

p

global

facturasrealA

QIEE =−

(1)

Qglobal – consumo médio anual de energia primária entre 2007 e 2009 (kgep/ano);

Ap – área útil de pavimento (m2).

Na Tabela 29 apresentam-se os valores de Qglobal, Ap e o valor calculado do IEEreal-facturas.

Verifica-se que não existe necessidade de aplicar um PRE obrigatório, uma vez que se

obteve IEEreal-facturas < IEEref-exist.

46


Área (m2)

Qglobal (kgep/ano)

IEEreal-facturas IEEref-exist kgep/m2.ano

Zona A Escritórios 2948.8

92974.4

14.9


34.1



Escritórios 644.3


circundantes

Pequenas lojas

94.3

Cozinha, copa e bar Cozinhas 90.6 Refeitório Restaurantes 150.3


circundantes Garagens 2417.3

Tabela 29 - Qglobal, Ap e IEEreal-facturas.

4.3.3. IEEreal-simulado e IEEnom

O cálculo destes indicadores baseia-se nos resultados obtidos com o modelo de

simulação, já validado para as condições reais, associado aos perfis de utilização reais ou

nominais (presentes no anexo XV do RSECE), respectivamente para o IEEreal-simulado e IEEnom.

O recurso ao modelo permite obter os consumos nas várias vertentes analisadas no IEE,

nomeadamente as necessidades de aquecimento e arrefecimento e outros consumos.

O IEEreal-simulado e o IEEnom são calculados através da seguinte expressão, definida no

anexo IX do RSECE:

p

outVI

A

QIEEIEEIEE ++= (2)

IEEI – indicador de eficiência energética de aquecimento (kgep/m2.ano);

IEEV – indicador de eficiência energética de arrefecimento (kgep/m2.ano);

Qout – consumo de energia não ligado aos processos de aquecimento e arrefecimento

(kgep/ano).

As eqs. (3) e (5) definem como são calculados IEEI e IEEV, respectivamente.

CI

p

aq

I FA

QIEE ×= (3)

Ii

ICI

N

NF 1= (4)

CV

p

arrV F

A

QIEE ×= (5)

Vi

VCV

N

NF 1= (6)

Qaq – consumo de energia em aquecimento (kgep/ano);

FCI – factor de correcção do consumo de energia de aquecimento;

NI1 – necessidades máximas de aquecimento permitidas pelo RCCTE, calculadas para o

edifício em estudo, como se estivesse localizado na zona de referência I1 (kWh/m2.ano);

NIi – necessidades máximas de aquecimento permitidas pelo RCCTE, calculadas para o

edifício em estudo, na zona onde está localizado o edifício (kWh/m2.ano);

Qarr – consumo de energia em arrefecimento (kgep/ano);

FCV – factor de correcção do consumo de energia de arrefecimento;

47

NV1 – necessidades máximas de arrefecimento permitidas pelo RCCTE, calculadas para o

edifício em estudo, como se estivesse localizado na zona de referência V1 (kWh/m2.ano);

NVi – necessidades máximas de arrefecimento permitidas pelo RCCTE, calculadas para o

edifício em estudo, na zona onde está localizado o edifício (kWh/m2.ano).

A região climática de referência é a região I1-V1 norte (anexo IX do RSECE), com 1000

graus-dia de aquecimento, enquanto Lisboa pertence à zona climática de Inverno I1, contando

com 1190 graus-dia de aquecimento, e à zona climática de Verão V2 (anexo III do RCCTE).

Para o cálculo de Ni (artigo 15.º do RCCTE) é necessário calcular o factor de forma (FF),

definido no anexo II do RCCTE como:

V

AAFF

iext ∑+=

)( intτ (7)

Aext – área da envolvente exterior (m2);

Aint – área da envolvente interior do edifício ou fracção autónoma com exigências térmicas (m2);

V – volume interior (m3).

E para o cálculo deste será então necessário conhecer as áreas das envolventes exterior

e interior, o volume interior e o coeficiente τ correspondente a cada espaço não útil. O

coeficiente τ é definido no anexo IV do RCCTE e pode tomar os valores constantes da tabela

IV.1 do mesmo regulamento. Este coeficiente depende da razão entre as áreas do elemento

que separa o espaço não útil do ambiente exterior (Au) e do elemento que separa o espaço útil

interior do espaço não útil (Ai).

Na Tabela 30 são explicitados os valores dos diversos intervenientes no cálculo do FF.

Envolvente Exterior (m2) Paredes Exteriores 727.9

Coberturas Exteriores 941.4 Pavimentos Exteriores 61.8 Envidraçado Exterior 657.9

Aext 2389.0 Envolvente Interior (m2) τ Tabela IV.1 RCCTE

Paredes Interiores 852.8 0.6 Edifícios adjacentes Coberturas Interiores 81.3 0.8 Desvão não ventilado Ai/Au < 1 Pavimentos Interiores 963.0 0.4 Garagem colectiva Ai/Au > 10

∑(Aintτ)i 961.9

Volume Interior (m3) 11199.5 Factor de Forma 0.3

Tabela 30 – Valores de Aext, Aint, V, τ e FF.

Uma vez que FF ≤ 0.5, aplica-se a alínea a) do artigo 15.º do RCCTE, pelo que para o

cálculo do Ni será utilizada a seguinte fórmula:

GDNi 0395.05.4 += (8)

GD – graus-dia (ºC.dias).

48

Desta forma obtêm-se os valores de NI1, NIi e FCI apresentados na Tabela 31, tendo em

conta que para o cálculo do NI1 se tem 1000 graus-dia (região climática de referência, I1 Norte)

e para o cálculo do NIi se tem 1190 graus-dia (Lisboa, I1 Sul).

NI1 (kWh/m2.ano) 44.0 Nii (kWh/m2.ano) 51.5

FCI 0.85

Tabela 31 – Valores de NI1, Nii e FCI.

Os valores de NV1 e NVi, necessários para o cálculo de FCV, obtém-se do ponto 2 do artigo

15.º do RCCTE, tendo em conta que NV1 se refere à região climática de referência (Norte) e NVi

se refere à região de Lisboa (V2 Sul). Estes valores apresentam-se na Tabela 32.

NV1 (kWh/m2.ano) 16 NVi (kWh/m2.ano) 32

FCV 0.5

Tabela 32 – Valores de NV1, NVi e FCV.

Para calcular o IEEnom foram considerados os padrões de referência de utilização dos

edifícios constantes do anexo XV do RSECE, para cada uma das tipologias presentes no

edifício.

Na Tabela 33 apresentam-se os consumos reais e nominais obtidos para o cálculo dos

indicadores.


Consumo Real (kgep/ano)

Consumo Nominal (kgep/ano)

Qaq Qarr Qout Qaq Qarr Qout

Zona A Escritórios 9839.5 16284.2 38688.9 5853.0 27984.3 106890.7 Piso 0 (excepto sala

de espera) Escritórios 926.2 4576.0 8971.6 7837.0 4532.4 15870.6

Sala de espera e circulações circundantes

Pequenas lojas

1493.2 2554.8 545.8 2765.5 839.7 1701.8

Cozinha, copa e bar Cozinhas 5926.8 10883.6 Refeitório Restaurantes 2203.1 3738.2


circundantes Garagens 5660.6 22082.7

Tabela 33 – Valores reais e nominais de Qaq, Qarr e Qout.

O valor do IEEreal-simulado e das variáveis intervenientes no cálculo do mesmo apresenta-se

na Tabela 34, tendo em conta os consumos reais simulados constantes da Tabela 33.

49


IEEI IEEV Qout/Ap IEEreal-

simulado

IEEreal-

simulado edifício

IEEref-

existentes

kgep/m2.ano Zona A Escritórios 2.8 2.8 13.1 18.7

13.3


34.1



Escritórios 1.2 3.6 13.9 18.7


circundantes

Pequenas lojas

13.5 13.6 5.8 32.8




Tabela 34 – Valores reais de IEEI, IEEV e Qout/Ap e IEEreal-simulado.

Verifica-se que IEEreal-simulado é inferior ao valor regulamentar (IEEref-exist).

O valor do IEEnom e das variáveis intervenientes no cálculo do mesmo apresenta-se na

Tabela 35, tendo em conta os consumos nominais simulados constantes da Tabela 33.


IEEI IEEV Qout/Ap IEEnom IEEnom edifício

IEEref-

existentes kgep/m2.ano

Zona A Escritórios 1.7 4.7 36.2 42.7

30.2


34.1



Escritórios 10.3 3.5 22.1 38.5


circundantes

Pequenas lojas

24.9 4.5 18.1 47.4




Tabela 35 – Valores nominais de IEEI, IEEV e Qout/Ap e IEEnom.

Verifica-se que IEEnom é superior ao dobro do IEEreal-simulado, mas ainda assim inferior ao

valor regulamentar (IEEref-exist).

50

4.4. Classificação Energética

Para efectuar a classificação energética do edifício é necessário determinar a relação

entre IEEnom e IEEref-novos com a ajuda do parâmetro S definido no anexo IV do Despacho n.º

10250/2008 [37]. As condições a verificar para cada classe energética são definidas no artigo

3.º do referido despacho conforme apresentado na Tabela 36.

Classe Energética Condição a verificar A + IEEnom ≤ IEEref-novos – 0.75 x S A IEEref-novos – 0.75 x S < IEEnom ≤ IEEref-novos – 0.50 x S B IEEref-novos – 0.50 x S < IEEnom ≤ IEEref-novos – 0.25 x S B – IEEref-novos – 0.25 x S < IEEnom ≤ IEEref-novos C IEEref-novos < IEEnom ≤ IEEref-novos + 0.50 x S D IEEref-novos + 0.50 x S < IEEnom ≤ IEEref-novos + 1.00 x S E IEEref-novos + 1.00 x S < IEEnom ≤ IEEref-novos + 1.50 x S F IEEref-novos + 1.50 x S < IEEnom ≤ IEEref-novos + 2.00 x S G IEEref-novos + 2.00 x S < IEEnom

Tabela 36 – Classes energéticas dos edifícios e respectivas condições a verificar [37].

O parâmetro S é dependente da tipologia. O valor global deste parâmetro apresenta-se na

Tabela 37, tendo sido calculado com base no valor médio ponderado de acordo com as áreas

correspondentes a cada uma das tipologias existentes no edifício.

Verifica-se desta forma que o edifício deverá pertencer à classe C.

Note-se que esta classificação foi apenas efectuada para estudar o comportamento

térmico do edifício numa condição nominal, não tendo qualquer valor legal, uma vez que a

certificação energética apenas pode ser atribuída por Peritos Qualificados.


S S

edifício IEEnom

IEEref-

novos Classe

Energética kgep/m2.ano

Zona A Escritórios 15

11.3


30.2


29.5


C


Escritórios 15


circundantes

Pequenas lojas

26

Cozinha, copa e bar Cozinhas 5 Refeitório Restaurantes 33


circundantes Garagens 4

Tabela 37 – Classificação energética do edifício.

C

51

5. Propostas de Melhoria da Eficiência Energética

Neste capítulo, apresentam-se os problemas identificados no edifício e são propostas

hipóteses para melhoria da eficiência energética. Estas hipóteses são analisadas em termos de

poupança energética, impacto ambiental, investimento e viabilidade económica.

A cada medida de eficiência energética está associada uma determinada poupança que

implica um determinado investimento. Estes dois factores podem ser traduzidos em indicadores

representativos de viabilidade económica de cada medida a ser aplicada: poupança (kWh/ano

e €/ano), kg equivalente de petróleo (kgep) e kgCO2 equivalente, associados à poupança, e

período de retorno simples (PRS).

A conversão de energia eléctrica útil (kWh) para energia primária (kgep) será efectuada

com o factor de conversão 0.29 kgep/kWh [12].

Para a contabilização do indicador referente à intensidade carbónica por emissão de

gases com efeito de estufa, considera-se um factor de emissão associado ao consumo de

electricidade de 0.47 kgCO2/kWh [38].

O indicador de viabilidade económica das várias medidas a serem implementadas será o

período de retorno simples (PRS), definido no anexo XIII do RSECE:

1P

CPRS a=

Ca – custo adicional de investimento, calculado pela diferença entre o custo inicial da solução

base e o da solução mais eficiente;

P1 – poupança anual resultante da aplicação da alternativa da solução mais eficiente, estimada

com base em simulações anuais.

Para a determinação deste indicador são admitidos custos de energia constantes e

equivalentes ao momento do investimento, não considerando quaisquer efeitos de inflação.

Os custos da electricidade foram calculados com base nos preços do tarifário de média

tensão com longas utilizações (anexo III, pg. III-1). Os preços do kWh fora do horário vazio e no

horário vazio foram obtidos através da média ponderada dos preços nestes horários, como se

apresenta na Tabela 38. A segunda parcela do preço do kWh no horário de ponta, cujo cálculo

se explica no anexo III (pg. III-1), é devida à potência em horas de ponta (PHP).

Estação Períodos Tipo de Horário Nº. de Horas Preço (€/kWh)

Inverno I, IV

Fora do Vazio

Ponta 5 0.1058 + 0.0537 0.1041

Cheias 12 0.0810

Em Vazio Vazio Normal 3 0.0514

0.0495 Super Vazio 4 0.0481

Verão II, III

Fora do Vazio

Ponta 2.5 0.1092 + 0.1074 0.1029

Cheias 14.5 0.0833

Em Vazio Vazio Normal 3 0.0535

0.0513 Super Vazio 4 0.0497

Tabela 38 – Preços da electricidade nos horários fora do vazio e vazio no Verão e no Inverno.

(9)

52

5.1. Problemas Identificados e Soluções Sugeridas

Descrevem-se seguidamente os principais problemas encontrados no edifício e as

soluções sugeridas para minimizar o efeito destes, aumentando o desempenho energético do

edifício.

• Consumo em Vazio

O consumo em vazio (das 0h às 7h) corresponde a 21% do consumo total de energia.

Valor que parece exagerado, visto o edifício estar fechado entre as 21h e as 7h e os

equipamentos que necessitam de estar ligados durante 24h corresponderem a apenas 52.6%

dos consumos estimados neste horário.

Uma medida tão simples como a utilização de extensões eléctricas com interruptor,

associadas ao material de escritório, em especial aos computadores, pode ter repercussões

interessantes na factura energética, nomeadamente nos consumos verificados em vazio,

devidos ao modo stand-by dos equipamentos.

O consumo em vazio pode facilmente ser reduzido através da utilização de extensões

eléctricas com interruptores que se desligam quando o equipamento não é mais necessário.

Esta medida implica contudo a consciencialização dos ocupantes do edifício para que estes

façam a gestão do funcionamento dos equipamentos consoante as suas necessidades.

• Elevado Ganho Solar (Zona A)

A zona A do edifício tem um ganho solar elevado devido à grande extensão de vãos

envidraçados nas fachadas Este e Oeste, ocupando estes 69% da fachada Este e 76% da

fachada Oeste. A redução deste ganho, pela aplicação de uma película de controlo solar nos

envidraçados, pode contribuir para a poupança de energia consumida no arrefecimento dos

gabinetes e melhorar o conforto dos ocupantes dos mesmos, podendo contudo provocar um

aumento das necessidades de aquecimento e de iluminação.

• Unidades de A/C Individuais e Antigas (Zona A)

A utilização de 55 unidades de A/C individuais na climatização da zona A traduz-se num

elevado consumo de energia. Além deste facto, existem 13 unidades (24%) muito antigas

tendo baixos εF e COP e consequente baixa eficiência energética.

Analisando as unidades instaladas na zona A, em relação aos seus valores nominais de εF

e COP, obtém-se a distribuição de classes de coeficiente de eficiência energética (CEE)

apresentada na Figura 28, com base na classificação presente na Tabela 39.

Das 55 unidades de A/C instaladas, verifica-se que, em relação à εF, apenas uma unidade

pertence à classe A, 25 às classes C e D, 26 às classes E e F e as 13 mais antigas à classe G.

Em relação ao COP, as classificações são melhores, sendo 4 unidades pertencentes às

classes A e B, 32 às classes C e D e 18 às classes E e F. Salienta-se que esta classificação é

referente aos valores nominais das unidades instaladas e que estas certamente já têm εF e

COP menores do que os considerados nesta análise.

53

Figura 28 – Distribuição das unidades de A/C em relação às classes de CEE.

CEE εF COP A > 3.2 > 3.6 B 3 - 3.2 3.3 - 3.6 C 2.8 - 3 3.1 - 3.3 D 2.6 - 2.8 2.8 - 3.1 E 2.4 - 2.6 2.5 - 2.8 F 2.2 - 2.4 2.2 - 2.5 G < 2.2 < 2.2

Tabela 39 – Classes do coeficiente de eficiência energética de unidades de A/C [39].

Sugere-se utilizar uma HP para a climatização da zona A ou, em alternativa, efectuar

somente a substituição das unidades de A/C mais antigas por soluções multi-split.

• Temperatura na Sala de Espera Fora do Intervalo de Conforto

Através da medição da temperatura efectuada na sala de espera (ver Figura 36, pg. 70)

verificou-se que a temperatura desta se encontrou fora do intervalo de conforto durante todo o

tempo (das 8h às 20h).

A substituição da HP utilizada para a climatização do piso 0, que utiliza o refrigerante

R407c, por outra adequada às necessidades de arrefecimento e aquecimento deste piso e

utilizando o refrigerante R410a, pode ser vantajosa em termos de poupança energética.

Verifica-se que existem trocas de calor elevadas com o exterior que não permitem a

climatização adequada da sala de espera (ver Figura 38, pg. 71). Por consequência, sugere-se

melhorar o isolamento da sala de espera do exterior, de forma a aumentar o conforto térmico

dos utentes e reduzir as necessidades de climatização desta, minimizando as trocas com o

exterior quando estas forem indesejáveis ou mantê-las caso haja necessidade de baixar a

temperatura interior. Esta hipótese será considerada juntamente com a substituição da HP

existente para a climatização do piso 0.

• Resumo

Sugerem-se hipóteses para melhoria do desempenho energético do edifício com o intuito

de: reduzir os desperdícios de energia, pela utilização de extensões eléctricas com interruptor;

reduzir o ganho solar, através da aplicação de uma película de controlo solar nos envidraçados

da fachada Este; e aumentar a eficiência energética (soluções de HP e substituição das

unidades de A/C mais antigas).

2%

29%

16%24%

5%

24%

Classe CEE - εF

A

B

C

D

E

F

G

2% 5%

36%

22%

11%

24%

Classe CEE - COP

A

B

C

D

E

F

G

54

Os principais problemas encontrados no edifício e as respectivas soluções sugeridas

resumem-se na Tabela 40.

Problema Solução Sugerida Consumo em vazio I – Utilização de extensões eléctricas com interruptor Elevado ganho solar (zona A) II – Aplicação de uma película de controlo solar nos

envidraçados da fachada Este Grande número de unidades individuais de A/C (55), 13 das quais muito antigas (zona A)

IIIa – Utilização de uma HP para climatização na zona A ou IIIb – Apenas substituição das unidades de A/C mais antigas

Elevadas cargas internas e trocas com o exterior na sala de espera e HP utilizada para climatizar piso 0 funciona com refrigerante R407c (zona B)

IV – Melhor isolamento da sala de espera do exterior, colocando uma divisória e uma segunda porta de entrada, e substituição da HP por outra funcionando com o refrigerante R401a

Tabela 40 – Resumo dos principais problemas identificados no edifício e das soluções sugeridas.

De forma a aproveitar a boa exposição solar do edifício e o facto de existir uma área de

210 m2 sem obstruções na cobertura superior, será analisada a instalação de uma solução de

painéis fotovoltaicos de módulos, possibilitando assim a obtenção de energia eléctrica através

de uma fonte renovável.

Será igualmente verificado se a ventilação assumida nas áreas da cozinha e refeitório

(valores mínimos indicados pelo RSECE) é a suficiente para assegurar as condições de

conforto.

O impacto das medidas II, III e IV vai ser avaliado com base em simulações. O efeito da

medida I será estimado com base no consumo evitado no horário vazio. Relativamente à

medida V, a análise vai ser baseada em dados fornecidos por uma empresa de painéis

fotovoltaicos (a estimativa de poupança mensal será efectuada pelo número médio de horas de

radiação solar incidente em cada mês).

5.2. Utilização de Extensões Eléctricas com Interruptor

Neste subcapítulo analisa-se a medida de utilização de extensões eléctricas com

interruptor relativamente à poupança alcançada, investimento e viabilidade económica.

5.2.1. Poupança, Investimento e Viabilidade Económica

A poupança em relação ao consumo total anual, associada à utilização de extensões

eléctricas com interruptor, é apresentada na Tabela 41. Este cálculo considera a utilização das

extensões, associadas ao equipamento de escritório, no horário vazio.

Consumo (kWh/ano)

Poupança Anual

kWh Consumo Total (%)

Consumo em Equipamentos (%)

Inicial 336796 28877 8.6 20.8

Final 307919

Tabela 41 – Poupança de consumo associada à utilização de extensões com interruptor.

Ao implementar uma medida tão simples como esta estima-se que seja possível obter

uma redução de 8.6% do consumo energético anual do edifício, correspondendo a uma

diminuição de 20.8% do consumo energético em equipamentos.

55

A Tabela 42 resume a poupança associada à implementação desta medida, quer de

energia activa, que deixa de ser consumida em vazio, quer de energia reactiva, que deixa de

ser injectada na rede neste horário, e a respectiva poupança nos custos associados.

Vazio Unidade Valor Anual

Inicial Final Poupança

Energia Consumida kWh 60974 32098 28877

€ 3.074 1.618 1.456

Energia Fornecida kVarh 21382 17003 4378

€ 286 228 59 Poupança TOTAL €

1.515

Tabela 42 – Consumos e gastos em energia no horário vazio: valores iniciais, finais e poupança associada.

Com a implementação desta medida estima-se que podem ser poupados 1.515 €,

contabilizando apenas os consumos em vazio desnecessários que seriam evitados. Porém,

este valor pode ser superior, uma vez que se os ocupantes desligarem o equipamento de

escritório durante a noite, este ficará igualmente desligado durante o fim-de-semana, evitando

assim consumos também em horas de ponta e cheias, pois o ciclo é diário. Havendo

consciencialização e mudança de hábitos dos ocupantes do edifício, para que estes façam a

gestão da utilização dos equipamentos consoante as suas necessidades, a poupança

associada a esta medida pode ser ainda mais significativa.

A poupança mensal associada a esta medida é constante, visto que foi apenas

considerada a redução do consumo devido ao modo stand-by dos equipamentos de escritório

no horário vazio, pelo que se observa uma diminuição constante relativamente aos consumos

mensais actuais do edifício.

Foram escolhidos equipamentos de 3 e 6 tomadas consoante as necessidades de cada

divisão. Na Tabela 43 apresenta-se o investimento desta medida, os preços considerados são

relativos aos modelos VIVANCO EBLS 3W e EBLS 6W.

Tipo de Extensão €/unid. Quant. € 6 tomadas 9.99 53 529.5 3 tomadas 6.99 30 209.7

Investimento 739.2

Tabela 43 – Investimento associado à utilização de fichas com interruptor [40].

A Tabela 44 apresenta o resumo dos indicadores de viabilidade económica desta medida.

Medida Poupança Anual

Investimento (€) PRS (meses) kWh € kgep kgCO2

Utilização de extensões com

interruptor

28877 (8.6%)

1.515 (4.4%)

8374 13572 739 5.9

Tabela 44 – Indicadores de viabilidade económica da utilização de extensões com interruptor.

Verifica-se que o período de retorno esperado é bastante rápido, sendo apenas de 6

meses. Visto esta ser uma alternativa com um baixo custo (estimado em 739€), que tem

capacidade para baixar o consumo anual de electricidade em 8.6% e o valor da factura

energética em 4.4%, apresenta-se como uma solução simples e viável.

56

5.3. Aplicação de Película de Controlo Solar

Neste subcapítulo define-se a película escolhida e são analisados o ganho solar e

necessidades de frio/calor ao longo do dia, actuais e com a película aplicada nos envidraçados

da fachada Este. Seguidamente, analisa-se esta medida relativamente à poupança alcançada,

investimento e viabilidade económica.

O consumo de energia em climatização depende, entre outros factores, da incidência da

radiação solar nas janelas, grandemente responsável pelo aumento da temperatura no interior

do edifício. Parte da energia solar incidente é absorvida, outra parte reflectida, mas a maior

parte é transmitida para o interior do edifício através do vidro, existindo ainda uma porção da

energia absorvida que é irradiada para o interior.

As películas de controlo solar têm como base um filme muito fino de poliéster, podendo

estas membranas apresentar mais do que uma camada, conferindo assim diferentes

características para diferentes aplicações. São adicionados elementos metálicos, como

alumínio, aço inox, prata ou uma mistura, que conferem a capacidade de reflectir e absorver a

radiação solar e rejeitar uma parte do calor [41].

A Figura 29 representa esquematicamente o resultado da aplicação de uma película de

controlo solar na face interna de um vidro simples.

Figura 29 – Resultado da aplicação da película de controlo solar [42].

A película escolhida para aplicação é a 3M ScotchtintTM

RE 20 SIARL, que pode ser

aplicada em vidros simples com a espessura observada (6 mm), e apresenta as características

constantes da Tabela 45. De acordo com esta, verifica-se um aumento da quantidade de

energia reflectida para o exterior, uma diminuição da energia transmitida para o interior do

edifício e ainda uma redução da quantidade de calor transmitido por condução.

57

Tabela 45 – Dados técnicos da película de controlo solar 3M ScotchTintTM

RE 20 SIARL [43].

Pela análise do ganho solar na zona A (secção 5.3.1), conclui-se que seria benéfica a

aplicação desta película na fachada Este, devido ao facto de esta receber 84.5% do ganho

solar total (pois existe sombreamento exterior na fachada Oeste) da zona A ao longo de um dia

típico de Verão, podendo assim reduzir significativamente este valor e consequentemente as

necessidades de arrefecimento, esperando-se contudo um aumento menos acentuado das

necessidades de aquecimento e de iluminação no Inverno.

De forma a analisar a aplicação da película de controlo solar nos envidraçados da fachada

Este, foram calculadas as transmissividades e absorvidades do vidro com película nos cinco

ângulos definidos pelo ESP-r, como se apresenta na Tabela 46.

0º 40º 55º 70º 80º Vidro

simples Transmissividade 0.8734 0.8601 0.8215 0.6767 0.4181

Absorvidade 0.0487 0.0535 0.0573 0.0607 0.0606 Vidro c/ película

Transmissividade 0.2046 0.1732 0.1458 0.1038 0.0553 Absorvidade 0.2562 0.2777 0.2923 0.2954 0.2825

Tabela 46 – Valores de transmissividade e absorvidade para vidro simples e vidro simples com película [44].

O comportamento do vidro simples e do vidro simples com película, em termos de

transmissividade, absorvidade e reflectividade, encontra-se representado graficamente no

anexo IV.1 (pg.IV-1).

5.3.1. Ganho Solar

Para analisar o ganho solar do edifício foram escolhidos dias típicos de Verão e de

Inverno, de entre os dias das simulações, baseando esta escolha nos valores de insolação que

se encontravam mais próximos dos dados pelas normais climatológicas para os meses de

Agosto e Janeiro [30]. Foram assim definidos os dias 11 de Agosto e 24 de Janeiro como dias

típicos de Verão e de Inverno, respectivamente.

Na Tabela 47 apresentam-se os valores médios de insolação nos meses de Janeiro e

Agosto dados pelas normais climatológicas e os valores de insolação relativos aos dias típicos

de Inverno e Verão escolhidos.

Insolação (h) Janeiro Agosto Normais Climatológicas 4.6 11.3

Simulação (24/Jan., 11/Ago.) 5.2 11.9

Tabela 47 – Insolação nos meses de Janeiro e Agosto: dada pelas normais climatológicas [30] e nos dias típicos escolhidos utilizados na simulação.

58

Seguidamente, analisa-se o ganho solar dos gabinetes no caso de ser utilizada a película

de controlo solar nos vãos envidraçados da fachada Este e compara-se com a situação actual

do edifício.

As Figuras 30 e 31 representam o ganho solar dos gabinetes, por unidade de área de

pavimento, actual e com a aplicação da película de controlo solar na fachada Este,

respectivamente para as situações de Verão e de Inverno.

Figura 30 – Ganho solar dos gabinetes, por unidade de área de pavimento, ao longo de um dia típico de Verão: actualmente e com película.

Figura 31 – Ganho solar dos gabinetes, por unidade de área de pavimento, ao longo de um dia típico de Inverno: actualmente e com película.

O ganho solar dos gabinetes ao longo de um dia típico de Verão é de 24.0 kWh/m2.dia. Da

observação da Figura 30, verifica-se que este ganho é superior da parte da manhã nos

gabinetes que dão para a fachada Este. De facto, o ganho solar destes corresponde a 72.1%

do total absorvido nos gabinetes. Observa-se uma redução significativa do ganho solar nos

gabinetes da fachada Este com esta medida, reduzindo-se para 10.0 kWh/m2.dia, o que

corresponde a uma diminuição de 58.1%.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

5:00 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00

Gan

ho

So

lar

(W/m

2 )

Ganho Solar dos Gabinetes ao Longo do Dia - Verão

Este

Oeste

Total

Este - película

Total - película

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00

Gan

ho

So

lar

(W/m

2 )

Ganho Solar dos Gabinetes ao Longo do Dia - Inverno

Este

Oeste

Total

Este - película

Total - película

59

Considerando os valores referentes à totalidade da zona A, verifica-se que o ganho solar

ao longo de um dia típico de Verão é de 48.3 kWh/m2.dia, dos quais 84.5% correspondem à

fachada Este. Observa-se que com esta medida, o ganho solar diminui para 15.5 kWh/m2.dia,

correspondendo a uma redução de 67.8% em relação à situação actual. Na fachada Este a

redução observada é de 80.2%.

Num dia típico de Inverno, o ganho solar dos gabinetes é de 11.2 kWh/m2.dia. Analisando

a Figura 31, observa-se o inverso da situação de Verão, sendo este ganho superior da parte da

tarde nos gabinetes da fachada Oeste, e correspondente a 52.0% do total absorvido nos

gabinetes. Ao comparar a situação actual com a referente à aplicação da película, conclui-se

que a diminuição do ganho solar não é tão significativa no Inverno como no caso do Verão,

uma vez que se reduz para 6.8 kWh/m2.dia, correspondendo a uma diminuição de 39.2%.

Em relação aos valores referentes à totalidade da zona A, verifica-se que o ganho solar ao

longo de um dia típico de Inverno é de 19.3 kWh/m2.dia, dos quais 66.6% correspondem à

fachada Este e 27.9% aos gabinetes que dão para esta fachada. Com a utilização da película,

o ganho solar reduz-se para 8.9 kWh/m2.dia, o que corresponde a uma diminuição de 53.7%.

Relativamente à fachada Este a redução observada é de 80.7%.

Os valores do ganho solar em ambas as situações analisadas, por unidade de área de

pavimento, nos dias típicos de Verão e de Inverno considerados, encontram-se tabelados para

cada divisão da zona A no anexo IV.2 (pg. IV-2).

5.3.2. Potência de Frio/Calor

Nesta secção analisam-se as necessidades de frio e de calor da zona A ao longo do dia

actualmente e com a aplicação da película.

Foram considerados os valores médios horários, dados pelas simulações de Agosto e de

Janeiro, para estimar a variação da potência de frio e de calor necessária ao longo do dia em

cada gabinete da zona A, uma vez que nestes meses existem necessidades máximas de

arrefecimento e de aquecimento, respectivamente.

A comparação da situação actual (vidro simples) com o que aconteceria caso fosse

aplicada a película de controlo solar nos envidraçados da fachada Este, será efectuada com

base no acumulado de potência de frio/calor ao longo de um dia, isto é, na energia térmica

necessária para climatizar a zona A diariamente.

A variação das necessidades de arrefecimento (Verão) e de aquecimento (Inverno) ao

longo do dia na zona A estão representadas nas Figuras 32 e 33, respectivamente.

60

Figura 32 – Variação da potência de frio necessária na zona A ao longo do dia (Verão): actualmente e com película.

Figura 33 – Variação da potência de calor necessária na zona A ao longo do dia (Inverno): actualmente e com película.

Da observação da Figura 32, verifica-se que a potência de frio máxima na zona A é de

160.2 kW e ocorre da parte da tarde (16h30), sendo nesta altura as necessidades de frio

máximas nos gabinetes da fachada Oeste, aos quais se deve a potência de frio de 113.5 kW.

Na fachada Este o máximo observado é de 65.5 kW e é verificado da parte da manhã (10h30).

Com a aplicação da película, verifica-se que a potência de frio máxima é reduzida para

140.8 kW, correspondendo a uma diminuição de 12.3%. Na fachada Este ocorre uma redução

de 53.2% da potência de frio máxima, que com esta medida toma o valor de 30.7 kW e passa a

verificar-se da parte da tarde (15:30), enquanto na fachada Oeste há uma ligeira diminuição

(2.7%) para 110.4 kW, devida aos gabinetes que têm envidraçados em ambas as fachadas.

Quanto às necessidades de frio diárias, a diferença observada entre as duas fachadas é

pouco significativa, uma vez que os gabinetes da fachada Este requerem uma energia térmica

de arrefecimento de 479.3 kWh/dia (46.3%) e os da fachada Oeste precisam de 555.7 kWh/dia

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00

Po

tên

cia

de

Frio

(kW

)

Potência de Frio Necessária na Zona A ao Longo do Dia -Verão

Este

Oeste

Total

Este - película

Oeste - película

Total - película

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00

Po

tên

cia

de

Cal

or

(kW

)

Potência de Calor Necessária na Zona A ao Longo do Dia -Inverno

Este

Oeste

Total

Este - película

Oeste - película

Total - película

61

(53.7%). Pelo que, a zona A perfaz um total de energia térmica diária de 1035.0 kWh/dia para

satisfazer as necessidades de frio. Com a aplicação desta medida, observa-se uma redução da

energia térmica utilizada em arrefecimento de 30.2%, sendo agora necessários 722.4 kWh/dia.

Na fachada Este esta redução é de 62.0% e na fachada Oeste verifica-se uma diminuição de

2.7%.

Em relação à situação de Inverno (ver Figura 33), as necessidades de calor são máximas

da parte da manhã (9h30) em ambas as fachadas, traduzindo-se numa potência máxima de

calor de 150.3 kW, da qual 74.4 kW são devidos aos gabinetes da fachada Este e 75.8 kW aos

da fachada Oeste. Com a aplicação da película, observa-se um aumento de 13.6% da potência

máxima de aquecimento, que toma agora o valor de 163.4 kW.

A energia térmica necessária para aquecimento da zona A é de 721.1 kWh/dia e encontra-

se praticamente distribuída por igual entre os gabinetes das duas fachadas, sendo requeridos

347.9 kWh/dia (48.2%) na fachada Este e 373.2 kWh/dia (51.7%) na fachada Oeste. Com a

aplicação desta medida, a energia térmica necessária para aquecimento aumenta para

819.2 kWh/dia, perfazendo um acréscimo de 13.6% em relação à situação actual. Na fachada

Este ocorre um aumento de 27.0%, enquanto a fachada Oeste necessita de mais 1.1%.

A influência da película de controlo solar, aplicada nos envidraçados da fachada Este, nas

necessidades de frio/calor dos gabinetes da fachada Oeste é explicada pelo facto de existirem

gabinetes com envidraçados em ambas as fachadas. Para incluir estes na classificação

Este/Oeste, foram considerados, conforme a incidência de radiação solar, pertencentes à

fachada Este da parte da manhã (até às 12h) e à fachada Oeste da parte da tarde.

No anexo IV.3 (pg. IV-5) apresentam-se os resultados obtidos por simulação para a

potência de frio/calor necessária nos gabinetes da fachada Este actualmente e caso esta

medida fosse aplicada.

A Tabela 48 resume o efeito da película de controlo solar no ganho solar e nas

necessidades de climatização da zona A no Verão e no Inverno.

Situação

Verão Inverno Ganho Solar Energia Térmica Ganho Solar Energia Térmica

kWh/ m2.dia

Redução (%)

kWh/dia Redução

(%) kWh/ m2.dia

Redução (%)

kWh/dia Aumento

(%) Actual 48.3

67.8 1035.0

30.2 19.3

53.7 721.1

13.6 Película 15.5 722.4 8.9 819.2

Tabela 48 – Efeito da película de controlo solar no ganho solar e nas necessidades de climatização da zona A no Verão e no Inverno.

62


A poupança de energia associada à aplicação desta medida apresenta-se na Tabela 49.

Consumo (kWh/ano)

Poupança Anual

kWh Consumo total (%)

Consumo em climatização (%)

Consumo em climatização Zona A (%)

Inicial 336796 11333 3.4 10.0 13.7

Final 325463

Tabela 49 – Poupança de consumo associada à aplicação de película.

Ao implementar esta medida estima-se uma redução de 3.4% no consumo energético

anual do edifício e de 10.0% no consumo de energia associado a climatização. Estima-se uma

diminuição de energia consumida em arrefecimento de 22.8% e aumentos do consumo em

aquecimento e iluminação de 10.9% e 1.6%, respectivamente.

Relativamente à zona A, verifica-se uma redução de 13.7% do consumo de energia em

climatização, associada a uma redução da energia consumida em arrefecimento de 30.2% e a

um aumento do consumo energético em aquecimento de 13.6%. O consumo em iluminação

aumenta 2.7% nesta zona do edifício.

A poupança mensal associada a esta medida verifica-se entre Abril e Outubro, enquanto

nos meses restantes o consumo energético é superior ao actual.

O investimento associado à aplicação da película de controlo solar 3M ScotchtintTM

RE 20

SIARL nos vãos envidraçados da fachada Este apresenta-se na Tabela 50.

Vãos Envidraçados Área (m2) €/m2 € Fachada Este 297.8 12.8

Investimento 3.812

Tabela 50 – Investimento associado à aplicação de película [45].

A Tabela 51 apresenta os indicadores de viabilidade económica desta medida.

Medida Poupança anual

Investimento (€) PRS (anos) kWh € kgep kgCO2

Aplicação de película

11333 (3.4%)

1173 (3.3%)

3287 5327 3.812 3.3

Tabela 51 – Indicadores de viabilidade económica da aplicação de película.

Verifica-se que o período de retorno esperado desta medida é de 3 anos, implicando um

investimento de 3.812€ e correspondendo a uma poupança anual de 3.4% da energia

consumida e de 3.3% no valor da factura energética. É de salientar a redução de 10.0% obtida

na energia utilizada em climatização, que deve ser valorizada. Uma vez que a vida útil da

película escolhida é de cerca de 10 anos [45], esta alternativa apresenta-se viável.

63

5.4. Instalação de uma Bomba de Calor para Climatização da

Zona A

Neste subcapítulo procede-se à definição das unidades interiores escolhidas para

substituição das existentes, com base nas capacidades máximas de frio/calor necessárias em

cada gabinete (obtidas por simulação). De seguida definem-se as unidades exteriores e

analisa-se esta medida em termos de poupança, investimento necessário e viabilidade

económica.

A utilização de uma bomba de calor (HP) para a climatização da zona A traz benefícios

tanto no conforto dos ocupantes, como na melhoria da eficiência energética do edifício e na

redução da factura energética. Analisar-se-ão HP eléctricas de três e duas vias da marca

Sanyo das linhas Electric VRF ECOi 3 Way e ECOi 2 Way, respectivamente.

A instalação de uma HP para a climatização da zona A implica a substituição das

unidades individuais de A/C instaladas por outras novas e adequadas às necessidades de cada

gabinete.

5.4.1. Unidades Interiores

Para estimar as capacidades de frio e de calor necessárias em cada gabinete foram

considerados os máximos absolutos obtidos nas simulações das condições “ideais” (para obter

as temperaturas interiores correspondentes aos valores de referência em cada estação) de

Agosto e de Janeiro, respectivamente. Estes máximos foram considerados os valores ideais de

capacidades de frio/calor das unidades interiores a instalar em cada gabinete. No anexo V (pg.

V-1) são apresentados os resultados obtidos por simulação para as necessidades de frio

(Verão) e de calor (Inverno) de cada gabinete, tabelados os máximos verificados em cada

gabinete e comparados com as capacidades dos equipamentos actualmente instalados.

Comparando os valores obtidos com as capacidades de frio/calor dos aparelhos instalados

em cada gabinete, constata-se que a potência total de frio necessária é 8.7% superior à

instalada, enquanto a potência total de calor necessária é 20.3% inferior à instalada.

A potência total de frio necessária é de 192.6 kW, enquanto a potência total de calor

necessária é de 177.4 kW. Nas Figuras 34 e 35 apresenta-se a comparação entre a potência

máxima necessária e instalada na zona A, respectivamente de frio e de calor.

64

Figura 34 – Potência máxima de frio necessária e instalada nos gabinetes da zona A.

Figura 35 – Potência máxima de calor necessária e instalada nos gabinetes da zona A.

Foram consideradas 3 hipóteses para a substituição das unidades interiores actualmente

instaladas e adequação das capacidades de frio/calor às necessidades de cada gabinete: uma

mais económica mas com maiores consumos energéticos (1), outra mais dispendiosa mas com

menor consumo de energia (3) e ainda uma terceira, situada entre estas duas relativamente a

investimento e consumos (2). Nestas três hipóteses foram considerados os modelos da marca

Sanyo, cujas características e preços são exibidos na Tabela 52.

Tipo Tam. Linha Modelo Sanyo Capacidade

(kW) Consumo

Eléctrico (kW) Preço (€) F C F C

Chão 22 FTR SPW-FTR224EXH56B 6.4 7 0.88 0.88 1.410

Mural

7 K SPW-K075XH 2.2 2.5 0.019 0.020 1.140 9 K SPW-K095XH 2.8 3.2 0.019 0.020 1.150 12 K SPW-K125XH 3.6 4.2 0.035 0.035 1.270 16 KR SPW-KR164GXH56B 4.5 5 0.035 0.035 1.585 18 KR SPW-KR184GXH56B 5.6 6.3 0.035 0.035 1.595 25 KR SPW-KR254GXH56B 7.3 8 0.055 0.055 2.330

Tecto

12 T SPW-T125XH 3.6 4.2 0.029 0.029 1.795 16 T SPW-T165XH 4.5 5 0.029 0.029 1.870 18 T SPW-T185XH 5.6 6.3 0.032 0.032 1.880 25 T SPW-T255XH 7.3 8 0.044 0.043 1.995

Tabela 52 – Modelos Sanyo de unidades interiores considerados: tipo, tamanho, linha, capacidades de frio e de calor, consumo de energia eléctrica e preço [46], [47].

Os modelos serão referidos quanto ao tipo e ao tamanho.

0

2

4

6

8

10

12

Po

tên

cia

Máx

ima

de

Frio

(kW

)

Gabinete

Potência Máxima de Frio Necessária e Instalada por Gabinete

Necessária

Instalada

0

2

4

6

8

10

12

14

Po

tên

cia

Máx

ima

de

Cal

or

(kW

)

Gabinete

Potência Máxima de Calor Necessária e Instalada por Gabinete

Necessária

Instalada

65

Na Tabela 53 são identificadas as três hipóteses analisadas. A distribuição das unidades

interiores pelos gabinetes apresenta-se no anexo V.2 (pg. V-2).

Hipótese Unidades Interiores

Capacidade (kW)

Consumo Eléctrico (kW)

Preço (€)

Tipo Tam. Quant. F C F C

1

Chão 22 3

214.8

Mural

7 12 9 2 12 6 241.2 4.116 4.130 73.075 16 15 18 11 25 1

2 Mural

7 12 9 2 12 6

217.5 244.2 1.641 1.655 75.835 16 15 18 12 25 4

3

Mural 7 12 9 2

Tecto

12 6 217.5 244.2 1.435 1.445 85.340

16 15 18 12 25 4

Tabela 53 – Identificação das hipóteses de substituição de unidades interiores analisadas.

A hipótese 1 corresponde ao maior consumo de electricidade e ao menor investimento,

tendo capacidades de frio e de calor mais próximas das necessárias. As hipóteses 2 e 3 têm

capacidades ligeiramente superiores e consumos eléctricos bastante mais baixos. A hipótese 3

corresponde ao menor consumo eléctrico, mas também ao maior investimento. Esta alternativa

custa aproximadamente mais 10 mil € do que a hipótese 2, tendo como benefício o consumo

de apenas menos 0.2 kW de potência eléctrica.

5.4.2. Unidades Exteriores

Consideraram-se os modelos da marca Sanyo, de três e duas vias, exibidos na Tabela 54.

A descrição das alternativas consideradas é apresentada no anexo V.2 (pg. V-3)

relativamente ao conjunto de pisos e gabinetes a que se destina cada HP e às respectivas

características. As HP de tamanho 38 são unidades triplas (10+12+16) e as de tamanho 18 e

40 são unidades duplas, 8+10 e 20+20, respectivamente.

Linha Tam. Modelo Sanyo Preço (€)

ECOi 3 Way

8 SPW-C0705DZH8 12.840 10 SPW-C0905DZH8 14.100 12 SPW-C1155DZH8 16.190 16 SPW-C1405DZH8 21.470

ECOi 2 Way

8 SPW-C0705DXHN8 11.950 10 SPW-C0905DXHN8 13.520 12 SPW-C1155DXHN8 15.990 16 SPW-C1405DXHN8 20.250

Tabela 54 – Modelos Sanyo de unidades exteriores considerados e preço [47].

66

As hipóteses HP3v e HP2v consistem, respectivamente, em bombas de calor eléctricas com

três e duas vias.


A poupança associada a cada hipótese considerada, em relação ao consumo energético

total e relativamente à energia consumida em climatização, apresenta-se na Tabela 55.

Consumo (kWh/ano)

Poupança Anual



Consumo em climatização zona A (%)

Inicial 336796

Final:

1 + HP3v 315195 21602 6.4 17.6 24.0 2 + HP3v 312536 24260 7.2 19.7 26.9 3 + HP3v 312318 24478 7.3 19.9 27.2 1 + HP2v 314239 22558 6.7 18.3 25.0 2 + HP2v 311518 25216 7.5 20.5 28.0 3 + HP2v 311362 25434 7.6 20.7 28.2

Tabela 55 – Poupança de consumo associada a cada hipótese da medida sugerida.

Com a implementação desta medida verificam-se poupanças entre 24.0% e 28.2% no

consumo energético em climatização na zona A e de 6.4% a 7.6% do total de energia

consumida no edifício. A maior poupança verificada corresponde à hipótese 3 + HP2v.

O investimento associado a cada hipótese é exibido na Tabela 56. O cálculo deste não

teve em conta os custos de instalação das unidades, que deve contudo ser significativo.

Hipótese Preço (€) 1 + HP3v 151.775 2 + HP3v 154.535 3 + HP3v 164.040 1 + HP2v 148.305 2 + HP2v 151.065 3 + HP2v 160.570

Tabela 56 – Investimento associado a cada hipótese da medida sugerida.

Os indicadores de viabilidade económica desta medida são apresentados na Tabela 57.


kWh € kgep kgCO2 Investimento (€) PRS (anos)

1 + HP3v 21602 (6.4%)

2.236 (6.3%)

6264 10153 151.775 67.9

2 + HP3v 24260 (7.2%)

2.511 (7.1%)

7035 11402 154.535 61.5

3 + HP3v 24478 (7.3%)

2.533 (7.2%)

7099 11505 164.040 64.8

1 + HP2v 22558 (6.7%)

2.335 (6.6%)

6542 10602 148.305 63.5

2 + HP2v 25216 (7.5%)

2.610 (7.4%)

7313 11852 151.065 57.9

3 + HP2v 25434 (7.6%)

2.632 (7.4%)

7376 11954 160.570 61.0

Tabela 57 – Indicadores de viabilidade económica das hipóteses analisadas.

Verifica-se que a hipótese 2 + HP2v apresenta o menor período de retorno, pelo que é esta

a hipótese escolhida para a implementação desta medida. Contudo, o PRS é ainda bastante

67

elevado (58 anos), devido ao elevado investimento, tornando esta alternativa pouco viável em

termos económicos, mesmo reduzindo o consumo energético em climatização na zona A em

28.0%. E há que ter em conta que não foram contabilizados quaisquer custos de instalação,

que iam tornar este retorno ainda mais longo.

A poupança mensal associada a esta medida é mais acentuada nos meses em que as

necessidades de arrefecimento/aquecimento são mais elevadas, verificando-se uma poupança

máxima no mês de Agosto. Os meses nos quais se verifica menor poupança são os meses de

Março, Abril e Maio, devido a serem estes também os meses nos quais se verificam menores

necessidades de climatização.

5.5. Substituição das Unidades de A/C Mais Antigas da Zona A

Seguidamente, apresentam-se as combinações multi-split escolhidas e analisa-se a

poupança, investimento e viabilidade económica desta medida.

Este processo de substituição apresenta-se como prioritário, uma vez que as 13 unidades

individuais de A/C mais antigas da zona A contribuem para 39.7% do consumo anual em

climatização nesta zona do edifício, pelo facto de apresentarem εF e COP muito e baixos.

Será analisada a instalação de unidades multi-slipt, da marca Daikin, procurando escolher

as combinações de unidades interiores (do tipo mural) que permitem melhores εF, visto que as

necessidades de arrefecimento nesta zona do edifício são muito superiores às de aquecimento.

5.5.1. Unidades Exteriores e Interiores

Na Tabela 58 apresentam-se as características das combinações de unidades interiores e

os gabinetes aos quais estão associadas. Cada uma destas combinações ligar-se-á a uma

unidade exterior Daikin 5MXS90E, sendo os valores apresentados referentes ao conjunto. Os

modelos escolhidos e o respectivo preço apresentam-se na Tabela 59.

Gab. Qt. Comb. Pot. Frio/Calor (kW) Pot. Máx. (kW)

εF Classe CEE

εF COP

Classe CEE COP Unid. A Unid. B Unid. C Frio Calor

1.1 2 7.1+7.1 4.5/5.2 4.5/5.2 9.31 10.71 3.61 A 3.65 A 5.1 2

3.5+6+6 2.04/2.34 3.48/4.03

10.38 11.09 3.27 A 3.97 A 5.5 1 3.48/4.03 5.5 1

2+3.5 3.5/4.26

6.75 7.74 3.24 A 3.37 C 6.5 1 2/2.44 6.1 2 2.5+3.5 2.5/3.05 3.5/4.26 6.6 8.53 3.17 B 3.12 D 8.1 1

2.5+3.5 3.5/4.26

6.6 8.53 3.17 B 3.12 D 9.5 1 2.5/3.05 9.3 1 5 5 6.09 5.5 7.42 3.05 B 3.19 D

Tabela 58 – Características do conjunto unidade exterior + interior e gabinetes a que correspondem [48].

68

Unidades Quant. Modelo Daikin

Preço por unid. (€)

Preço instalação por unid. (€)

Exteriores 6 5MXS90E 3.012

175 Interiores

4 FTXS20G 1.125 3 FTXS35G 1.355 1 FTXS42G 2.104 2 FTXS60G 2.626 2 FTXS71G 3.023

Tabela 59 – Preço das unidades exteriores e interiores e custo da sua instalação [49].


A poupança associada a esta medida é apresentada na Tabela 60.

Consumo (kWh/ano)

Poupança Anual



Consumo em climatização Zona A (%)

Inicial 336796 10584 3.1 8.6

11.8 Final 326213

Tabela 60 – Poupança de consumo associada à substituição das unidades mais antigas da zona A.

Verifica-se que se obtém uma redução de 11.8% do consumo energético em climatização

na zona A, correspondendo a uma diminuição de 8.6% da energia consumida em climatização

no edifício e a uma poupança do consumo energético total do edifício de 3.1%.

Observa-se uma poupança mais elevada nos meses mais quentes, pois as necessidades

de arrefecimento são maiores e as 13 unidades mais antigas, que apresentam uma εF de 1.8,

serão com esta medida substituídas por novas com εF cerca de duas vezes superior à actual.

Esta medida tem a ela associada um investimento de 43.189€, descrito na Tabela 61.

Investimento € Unidades Exteriores 18.072 Unidades Interiores 21.967

Instalação 3.150 TOTAL 43.189

Tabela 61 – Investimento associado à substituição das unidades mais antigas da zona A.

Na Tabela 62 resumem-se os indicadores de viabilidade desta medida.



Substituição Unidades

A/C Antigas

10584 (3.1%)

1095 (3.1%)

3069 4974 43.189 39.4

Tabela 62 – Indicadores de viabilidade económica da substituição das unidades mais antigas da zona A.

Verifica-se que esta medida tem um período de retorno ainda bastante elevado (39 anos).

Porém, uma vez que se apresenta como prioritária, será analisada a combinação da mesma

com as outras medidas sugeridas (exceptuando a instalação de uma HP para climatização da

zona A, que já inclui esta medida).

69

5.6. Substituição da Bomba de Calor Utilizada para Climatização

no Piso 0 e Isolamento da Sala de Espera

Neste subcapítulo são apresentadas as medições efectuadas na sala de espera e os

resultados obtidos por simulação para a temperatura e necessidades de frio/calor na sala de

espera, atendimento e tesouraria. Seguidamente, definem-se os modelos escolhidos para

substituição da HP e das unidades interiores e analisa-se a poupança, o investimento e a

viabilidade económica desta medida.

5.6.1. Medições Efectuadas na Sala de Espera

Foram efectuadas medições da temperatura e humidade relativa na sala de espera e

também da fracção de dióxido de carbono na mesma.

• Temperatura

A Figura 36 apresenta a comparação dos dados de temperatura que foram recolhidos com

os valores de temperatura exterior (dados do IM). Da observação desta figura, verifica-se que

quando a sala de espera foi aberta ao público (9h) a temperatura interior desta era 4 ºC

superior à temperatura exterior, sendo de 26 ºC, enquanto a temperatura exterior era de 22 ºC.

Uma solução para promover o arrefecimento deste espaço antes da abertura seria a ventilação

com ar exterior. Considerando uma temperatura exterior de 20º C e uma temperatura inicial da

sala de espera de 26 ºC, estima-se que usando o caudal nominal da unidade instalada (que

promove 7.1 Rph) seria suficiente um quarto de hora para arrefecer a sala de espera até 21 ºC.

A temperatura média na sala de espera durante o horário de atendimento foi de 27.2 ºC, o

que denota capacidade limitada do sistema de arrefecimento. Mesmo às 20h a temperatura da

sala de espera apresentava-se ainda 6.4 ºC superior à temperatura exterior.

Durante o horário de atendimento, a temperatura aumenta devido à ocupação e ao

funcionamento de equipamentos bem como devido às trocas com o exterior. A partir das 16h,

hora a que a porta é fechada e não entram mais pessoas no espaço, observa-se que enquanto

a temperatura exterior diminui, a temperatura interior continua a aumentar, só diminuindo mais

tarde.

70

Figura 36 – Comparação da temperatura medida na sala de espera (16/Set./2010) com a exterior (dados do IM).

• Humidade

A Figura 37 apresenta a comparação dos dados de humidade relativa que foram

recolhidos com os valores de humidade relativa exterior (dados do IM).

Figura 37 – Comparação da humidade relativa medida na sala de espera (16/Set./2010) com a exterior (dados do IM).

Da observação da Figura 37, verifica-se que no início do horário de atendimento (9h) a

humidade relativa era de 52.3% enquanto a exterior era de 73%, e no fim do horário de

atendimento (16h) a sala de espera apresentava uma humidade relativa de 44.8%, sendo a

exterior de 50%.

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

Tem

pe

ratu

ra (°° °°C

)

Horas

Temperatura Medida na Sala de Espera e Exterior - 16/Set./2010

Sala de espera

Exterior

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

Hu

mid

ade

Re

lati

va (

(%)

Horas

Humidade Relativa Medida na Sala de Espera e Exterior - 16/Set./2010

Sala de espera

Exterior

71

O valor médio da humidade relativa na sala de espera durante o horário de atendimento

foi de 48.2% e o mínimo de 44.6%. Observa-se que são verificadas as condições de conforto

dadas pela norma ASHRAE 55-2004, uma vez que a humidade relativa medida se encontrou

no intervalo definido por esta (30% a 60%).

De forma a avaliar as trocas com o exterior na sala de espera, foram calculadas as

humidades especifícas interior e exterior que se comparam na Figura 38. A humidade

específica, ω (kgv/kgar seco), é definida na eq. (10), retirada de [50].

( )( )

satvatm

satv

pHRp

pHR

×−

××= 622.0ω (10)

HR – humidade relativa do ar;

(pv)sat – pressão de saturação do vapor de água à temperatura do ar;

patm – pressão atmosférica.

Figura 38 – Comparação das humidades específicas interior e exterior (16/Set./2010).

Os valores da humidade específica interior durante o horário de atendimento,

especialmente entre as 11h e as 15h, são semelhantes aos observados no exterior, devido às

trocas de ar. Durante a tarde, verifica-se que a humidade específica diminui devido ao menor

número de ocupantes e à condensação das unidades de arrefecimento.

Os valores médios de temperatura e humidade relativa medidos, durante o horário de

atendimento ao público, na sala de espera apresentam-se na Tabela 63.

Medições Valor Médio Temperatura (ºC) 27.2

Humidade Relativa (%) 48.2

Tabela 63 – Valores médios da temperatura e da humidade relativa medidos na sala de espera durante o horário de atendimento ao público.

0.01

0.0105

0.011

0.0115

0.012

0.0125

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

ω(k

g v/k

g ar

seco

)

Horas

Humidade Específica Interior e Exterior - 16/Set./2010

Interior

Exterior

72

• Fracção de CO2

Apresentam-se, seguidamente, as medições da fracção de dióxido de carbono na sala de

espera.

Na Figura 39 apresenta-se a variação da fracção de CO2 na sala de espera durante o dia.

Observa-se que, entre a hora de abertura do edifício (7h) e a hora de abertura ao público (9h) a

fracção de CO2 aumentou de 410 ppm para 462 ppm e às 9h30 apresentava já um valor cerca

de duas vezes superior ao verificado no momento da abertura do edifício, sendo de 822 ppm.

A concentração máxima de referência para CO2 dada pelo RSECE é de 1800 mg/m3

(correspondendo à fracção de 1000 ppm). Da observação da Figura 39, constata-se que este

valor foi apenas ultrapassado na amostragem medida às 11h40.

Figura 39 – Variação da fracção de CO2 durante o dia na sala de espera (30/Set./2010).

A Figura 40 apresenta a redução da fracção de CO2 na sala de espera durante a noite (a

partir das 21h) em termos adimensionais, sendo A o primeiro termo da equação de decaimento

da fracção de CO2:

tR

extCOinicCO

extCOCO phe−

=−

−

22

22

χχ

χχ (11)

2COχ – Fracção de CO2 no instante t;

extCO2χ – Fracção de CO2 exterior, correspondente ao instante de abertura do edifício (7h);

inicCO2χ – Fracção de CO2 inicial, correspondente ao instante de fecho do edifício (21h);

t – Número de horas decorridas desde o fecho do edifício.

0

200

400

600

800

1000

1200

7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00

Frac

ção

de

CO

2(p

pm

)

Fracção de CO2 Medida na Sala de Espera Durante o Dia - 30/Set./2010

máx. permitido pelo RSECE

73

Figura 40 – Redução da fracção de CO2 durante a noite na sala de espera (30/Set./2010).

Da observação da Figura 40, conclui-se que a taxa de renovação de ar na sala de espera

durante a noite é de 0.37 h-1. Esta taxa é pequena e insuficiente para permitir o arrefecimento

deste espaço durante a noite.

5.6.2. Temperatura Interior e Necessidades de Frio/Calor (Simulação)

• Sala de Espera

A temperatura média na sala de espera durante o horário de atendimento foi de 26.8 ºC na

simulação de Verão, bastante próximo do valor medido que foi de 27.2 ºC.

Como já foi referido, a sala de espera não possui qualquer isolamento das zonas de

escadas para o piso -1 (0.escadas) e de entrada pública (0.ent_pub). Nas simulações de Verão

realizadas verificou-se que não foi possível atingir a temperatura interior pretendida de 25ºC em

todos os dias. Mesmo com ventilação com ar exterior durante a noite e uma potência de frio

máxima de 25kW, as temperaturas máximas na sala de espera nos dias mais quentes da

simulação de Agosto foram de 26.8 e 26.6ºC. Este facto pode ser devido às trocas de calor

com o exterior através da porta de entrada automática cuja taxa de abertura é bastante elevada

(considerada aberta 30% do tempo durante o horário de atendimento ao público).

Por consequência, sugere-se efectuar um melhor isolamento da sala de espera da zona

de entrada pública para, deste modo, poder reduzir as trocas de calor com o exterior e

consequentemente a temperatura e necessidades de frio na sala de espera. Poder-se-iam

colocar separadores de vidro, por exemplo, entre a sala de espera e as zonas de escadas e de

entrada pública, e colocar uma segunda porta cuja abertura fosse efectuada pelos utentes. Ao

simular tal situação verificou-se que foi possível atingir a temperatura de 25ºC em todos os

dias, utilizando uma potência máxima absoluta de frio de 10.3kW e média de 9.9kW (sendo a

capacidade instalada de 10.53 kW). Com esta medida, o conforto térmico dos ocupantes é

optimizado, ao mesmo tempo que o consumo de energia em arrefecimento se reduz em 16.2%.

y = -0.3743x - 0.0055

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0 1 2 3 4 5 6

ln(A

)

t

Redução da Fracção de CO2 Medida na Sala de Espera Durante a Noite - 30/Set./2010

74

A comparação entre a potência de frio utilizada no Verão na situação actual (simulação real) e

a que seria utilizada caso a sala de espera fosse isolada do exterior apresenta-se na Figura 41.

Figura 41 – Potência de frio na sala de espera no Verão na situação actual e se esta fosse isolada.

Na Figura 42 compara-se a temperatura da sala de espera no Verão na situação actual

(simulação real) com a que se poderia obter caso a sala de espera fosse isolada. Verifica-se

que na situação actual não é possível obter a temperatura desejada de 25 ºC, mesmo

utilizando a potência máxima instalada. Na simulação das condições reais na sala de espera

no Verão, obteve-se uma temperatura máxima absoluta de 30.9ºC e a temperatura média,

entre as 9h e as 18h, foi de 25.9ºC.

Considerando a sala de espera isolada, foi possível obter uma temperatura de 25 ºC

utilizando progressivamente menor potência de frio, uma vez que a partir das 12h a taxa de

ocupação da sala de espera diminui (ver Figura 11, pg. 24) e reduzindo ainda a energia térmica

utilizada ao longo do dia de 74.8 kWh para 62.7 kWh.

Figura 42 – Temperatura na sala de espera no Verão na situação actual e se esta fosse isolada.

A comparação entre a potência de calor e de frio utilizada no Inverno na situação actual

(simulação real) e a que seria utilizada caso a sala de espera fosse isolada do exterior

apresenta-se na Figura 43. A temperatura na sala de espera no Inverno, correspondente a

cada uma destas situações, apresenta-se na Figura 44.

0

2

4

6

8

10

12

8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00

Po

tên

cia

de

Fri

o (

kW)

Potência de Frio na Sala de Espera no Verão

Real

Isolada

18

20

22

24

26

28

30

8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00

Tem

per

atu

ra (ºC

)

Temperatura na Sala de Espera no Verão

Real

Isolada

75

Figura 43 – Potência de calor e de frio na sala de espera no Inverno na situação actual e caso esta fosse isolada.

Na Figura 43 observa-se que, com o isolamento da sala de espera, passaria a existir a

necessidade de arrefecimento no Inverno. Porém, a energia térmica diária utilizada na

climatização da sala de espera no Inverno reduzir-se-ia de 63.4 kWh para 25.3 kWh (dos quais

apenas 4.06 kWh corresponderiam a aquecimento), assegurando uma temperatura interior de

25 ºC (ver Figura 44).

No entanto, a temperatura interior de referência para conforto térmico durante o Inverno

fixada pelo RCCTE é de 20 ºC e, para assegurar esta temperatura, gastar-se-ia mais energia

em climatização no caso da sala de espera estar isolada do que na situação actual. Pelo que,

no Verão seria benéfico manter a segunda porta sempre fechada, minimizando as

necessidades de arrefecimento, enquanto no Inverno o ideal seria utilizar esta porta para fazer

a gestão da temperatura na sala de espera, de forma a minimizar as necessidades de

aquecimento.

Figura 44 – Temperatura na sala de espera no Inverno na situação actual e se esta fosse isolada.

A Figura 45 apresenta uma estimativa do caudal de ar novo por ocupante na sala de

espera durante o horário de atendimento, com base no caudal de ar novo nominal das

unidades de A/C tipo cassete existentes na sala de espera (2168 m3/h).

0

2

4

6

8

10

12

8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00

Po

tên

cia

de

Cal

or/

Frio

(kW

)

Potência de Calor e de Frio na Sala de Espera no Inverno

Real

Isolada aquec.

Isolada arrefec.

14

16

18

20

22

24

26

8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00

Tem

pe

ratu

ra (ºC

)

Temperatura na Sala de Espera no Inverno

Real

Isolada

76

Figura 45 – Estimativa da variação do ar novo por hora por ocupante, proveniente do A/C, durante o horário de atendimento na sala de espera.

Verifica-se que entre as 10h e as 12h este caudal é inferior ao valor indicado pelo RSECE

para salas de espera de 30 m3/(h.ocupante), sendo o mínimo observado de 23.8

m3/(h.ocupante). Desta forma, conclui-se que a injecção de ar novo deveria ser aumentada

neste horário, caso a sala de espera fosse isolada do exterior. O valor médio do caudal de ar

novo por ocupante, proveniente do A/C, durante o horário de atendimento é de 42.7

m3/(h.ocupante).

• Atendimento e Tesouraria

A potência de frio (Verão) necessária no atendimento e na tesouraria está representada na

Figura 46. Na Figura 47 apresentam-se as necessidades de calor (Inverno) nestas duas

divisões. Verifica-se que as capacidades de frio e de calor instaladas nestas divisões são

superiores às necessárias para assegurar as temperaturas interiores desejadas em cada

estação.

Figura 46 – Potência de frio necessária no atendimento e na tesouraria no Verão.

0102030405060708090

9h

às

10

h

10

h à

s 1

1h

11

h à

s 1

2h

12

h à

s 1

3h

13

h à

s 1

4h

14

h à

s 1

5h

15

h à

s 1

6h

Ar Novo por Hora por Ocupante na Sala de Espera [m3/(h.ocupante)]

0

2

4

6

8

10

12

8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00

Po

tên

cia

de

Fri

o (

kW)

Potência de Frio Necessária no Atendimento e na Tesouraria ao Longo do Dia - Verão

Atendimento

Tesouraria

77

Figura 47 – Potência de calor necessária no atendimento e tesouraria no Inverno.

5.6.3. Unidades Exteriores e Interiores

Os modelos de bombas de calor considerados para a substituição do actualmente

instalado para climatização do piso 0 são os modelos da marca Sanyo 10 SPW-C0905DXHN8

e 12 SPW-C01155DXHN8, cujos custos foram apresentados anteriormente na Tabela 54 (pg.

65) e cujas características se encontram na Tabela 64.

Modelos Tam. Capacidade

(kW) Consumo

Eléctrico (kW) εF COP Máx. Uds. Int.

Raz. Int./ Ext. F C F C

10 SPW-C0905DXHN8 12 SPW-C01155DXHN8

22 61.5 69.0 17.5 17.7 3.51 3.97 36 1.3

Tabela 64 – Unidades exteriores: modelos, capacidade, consumo eléctrico, εF, COP, número máximo de unidades interiores e razão entre capacidades das unidades interiores/exteriores [51].

Uma vez que as capacidades, obtidas por simulação, de frio/calor necessárias nas

divisões do piso 0 (exceptuando a sala de espera),foram inferiores às instaladas, opta-se por

escolher capacidades semelhantes às instaladas, pois as cargas térmicas internas nesta zona

do edifício não são constantes, tendo sido considerado um número médio de utentes por

divisão, número este que é decerto ultrapassado em vários dias. Quanto à sala de espera,

dado que se considera o seu isolamento, justifica-se a instalação de uma potência de frio/calor

semelhante à instalada, que é superior à necessária nesta situação.

Na Tabela 65 definem-se as unidades interiores da marca Sanyo escolhidas para

substituição das instaladas.

Tipo Quant. Modelo Sanyo Capacidade

(kW) Preço (€) F C

Cassete 4 vias

8 SPW-X365H 10.6 11.4 2.095 7 SAP-XRV126EH 3.3 4.5 1.495

Tabela 65 – Modelos, quantidade, capacidades e preço das unidades interiores [47], [51].

0

1

2

3

4

5

6

7

8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00

Po

tên

cia

de

Cal

or

(kW

)

Potência de Calor Necessária no Atendimento e Tesouraria ao Longo do Dia - Inverno

Atendimento

Tesouraria

78


Com a aplicação desta medida estima-se a poupança presente na Tabela 66, contando

com uma redução da energia consumida em climatização na zona B de 48.3% (verificando-se

uma redução de 16.2% das necessidades de arrefecimento e considerando que o aquecimento

deixa de ser necessário se houver um melhor isolamento do exterior), representando uma

redução do consumo energético em climatização de 12.9% e de 4.7% do consumo total.

Consumo (kWh/ano)

Poupança Anual



Consumo em climatização Zona B (%)

Inicial 336796 15890 4.7 12.9 48.3

Final 320907

Tabela 66 – Poupança de consumo associada à substituição da HP do piso 0 e isolamento da sala de espera.

O investimento associado à substituição da HP utilizada para a climatização do piso 0

apresenta-se na Tabela 67.

Unidades Investimento (€) Interiores 27.225 Exteriores 29.510 TOTAL 56.735

Tabela 67 – Investimento associado à substituição da HP utilizada para climatizar o piso 0.

A Tabela 68 apresenta os indicadores de viabilidade económica desta medida.



Substituição HP Piso 0

15890 (4.7%)

1.645 (4.6%)

4608 7468 56.735 34.5

Tabela 68 – Indicadores de viabilidade económica da substituição da HP utilizada para climatizar o piso 0.

Verifica-se que o período de retorno esperado desta medida é elevado, sendo de 35 anos,

uma vez que comporta um elevado investimento (56.735€).

5.7. Instalação de Painéis Fotovoltaicos na Cobertura Superior

Neste subcapítulo analisa-se a medida de instalação de painéis fotovoltaicos na cobertura

superior relativamente à poupança alcançada, investimento e viabilidade económica.


Foi pedido um orçamento à empresa WS Energia que apresentou uma proposta para a

instalação de uma solução de módulos fotovoltaicos com 11 kW (68 m2), permindo a produção

de 15300 kWh/ano de energia eléctrica.

Os módulos fotovoltaicos e o inversor considerados correspondem aos modelos Solon

Black 230 e SMA Sunny Boy 11000TL, respectivamente.

Os indicadores de viabilidade económica desta medida apresentam-se na Tabela 69.

79



Painéis Fotovoltaicos

15300 (4.5%)

1.583 (4.5%)

4437 7191 38.600 24.4

Tabela 69 – Indicadores de viabilidade económica da instalação de painéis fotovoltaicos.

Verifica-se que com esta medida seria possível obter 4.5% da energia consumida

anualmente através dos painéis fotovoltaicos, evitando este consumo à rede. Porém, o PRS é

elevado (24 anos) e superior à vida útil dos painéis (20 anos), pelo que esta medida não se

apresenta viável. Será analisada a sua combinação com as soluções de redução do consumo

em vazio e do ganho solar (pois são as que apresentam retornos menores).

5.8. Ventilação na Área de Alimentação

Neste subcapítulo apresentam-se os resultados obtidos por simulação para as condições

térmicas na área de alimentação, nomeadamente nas áreas da cozinha e do refeitório. Porém,

não será considerada nenhuma medida para aumentar a ventilação, pois a análise partiu da

hipótese de que o caudal de ar novo nestas áreas corresponde aos valores mínimos permitidos

pelo RSECE. Assim, vai apenas verificar-se se este caudal será o suficiente para obter as

condições de conforto nestas duas áreas.

Os resultados obtidos para a variação da temperatura no refeitório ao longo do dia no

Verão e no Inverno apresentam-se na Figura 48.

Figura 48 – Temperatura no refeitório: Verão e Inverno.

Da observação da Figura 48, constata-se que no Verão, a temperatura média no refeitório

é de 26.0 ºC (entre as 8h30 e as 18h30) e de 27.6 ºC (entre as 12h30 e as 14h30), enquanto

no Inverno, é de 20.8 ºC (entre as 8h30 e as 18h30) e de 22.6 ºC (entre as 12h30 e as 14h30).

Verifica-se assim que a ventilação devia ser superior ao valor mínimo considerado, pelo menos

durante as horas de almoço.

A variação da temperatura ao longo do dia na área da cozinha (constituída pelas divisões:

-1.cozinha, -1.copa e -1.bar) no Verão e no Inverno apresenta-se na Figura 49. Da observação

desta, verifica-se que no Verão, a temperatura média é de 30.7 ºC (entre as 8h30 e as 18h30)

16

18

20

22

24

26

28

30

32

8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00

Tem

pe

ratu

ra (ºC

)

Temperatura no Refeitório ao Longo do Dia

Inverno

Verão

80

e de 32.3 ºC (entre as 12h30 e as 14h30), sendo no Inverno de 23.6 ºC (entre as 8h30 e as

18h30) e de 25.9 ºC (entre as 12h30 e as 14h30). Pelo que se conclui que também na área da

cozinha seria desejável ter uma ventilação superior ao valor mínimo considerado.

Figura 49 – Temperatura na cozinha, copa e bar: Verão e Inverno.

5.9. Implementação Combinada das Medidas Anteriores

A implementação simultânea das medidas analisadas anteriormente oferece

possibilidades de: diminuir os desperdícios de energia, reduzir os ganhos solares e aumentar a

eficiência energética.

Os indicadores de viabilidade económica da implementação combinada de medidas

apresentam-se na Tabela 70.

Combinação de Medidas

Poupança Anual kWh € kgep kgCO2 Investimento (€) PRS (anos)

I + II 40210 (11.9%)

2.688 (7.6%)

11661 18899 4.551 1.7

I + II + IV 57071

(17.0%) 4.332

(12.3%) 16551 26823 61.286 14.1

I + II + V 55510

(16.5%) 4.271

(12.1%) 16098 26090 43.151 10.1

Todas (c/ IIIa) 100045 (29.7%)

8.881 (25.1%)

29013 47021 250.951 28.3

Todas (c/ IIIb) 83423

(24.8%) 7.160

(20.2%) 24193 39209 143.075 20.0

Legenda: I – Utilização de extensões eléctricas com interruptor; II – Aplicação de película de controlo solar nos envidraçados da fachada Este; IIIa – Instalação de uma bomba de calor para climatização a zona A; IIIb – Substituição das unidades de A/C mais antigas da zona A; IV – Substituição da bomba de calor utilizada para climatizar o piso 0 e isolamento da sala de espera; V – Instalação de painéis fotovoltaicos na cobertura superior.

Tabela 70 – Indicadores de viabilidade económica da combinação das medidas sugeridas.

A combinação de medidas mais viável em termos económicos corresponde à

implementação simultânea das medidas I e II, apresentando um PRS rápido (1.7 anos), mas

possibilitando a menor redução no consumo energético (11.9%) e no valor da factura

energética (7.6%). Com a implementação destas duas medidas em simultâneo com a solução

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

00

:00

02

:00

04

:00

06

:00

08

:00

10

:00

12

:00

14

:00

16

:00

18

:00

20

:00

22

:00

Tem

pe

ratu

ra (ºC

)

Temperatura na Cozinha/Copa/Bar ao Longo do Dia

Verão

Inverno

81

V é possível obter uma redução no consumo energético de 16.5%, associada a uma diminuição

do valor da factura energética de 12.1% e com um retorno em 10 anos.

A medida mais interessante do ponto de vista da eficiência energética consiste na

implementação de todas as medidas (com instalação de uma HP na zona A), possibilitando

uma poupança anual no consumo energético de 29.7%. Com esta combinação é alcançada

igualmente a maior poupança no valor da factura energética (25.1%). Porém, apresenta um

retorno muito elevado (28 anos).

Através da combinação de todas as medidas (com substituição das unidades de A/C mais

antigas da zona A), torna-se possível reduzir o consumo energético em 24.8%. Esta

combinação apresenta um PRS ainda elevado (20 anos), porém permite a substituição das

unidades mais antigas da zona A, que sem esta combinação apresenta um PRS de 39 anos.

Salienta-se que, devido ao facto de a película de controlo solar ter uma vida útil de 10

anos, teria que se substituir a mesma durante os períodos de retorno estimados superiores a

este valor, adicionando ao investimento mais 3.812 € a cada 10 anos.

5.9.1. Consumo de Energia Antes e Após Implementação das Medidas

O consumo energético do edifício ao longo do ano após implementação combinada de

medidas apresenta-se na Figura 50. No anexo VI (pg. VI-1) apresenta-se esta comparação

para cada medida isolada.

Figura 50 – Consumo de energia antes e após implementação combinada das medidas.

17500

20000

22500

25000

27500

30000

32500

35000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

kWh

Mês

Consumo de Energia Antes e Após Implementação Combinada das Medidas

Antes

I+II

I + II +IV

I + II + V

Todas (c/ IIIb)

Todas (c/ IIIa)

82

6. Conclusão

A presente dissertação teve como objectivo a análise térmico-energética do edifício da

Segurança Social da Av. da República, em Lisboa, bem como de diferentes estratégias para

melhorar o seu desempenho energético.

Para esse efeito, foi construído um modelo baseado nos dados existentes acerca do

edifício e nos levantamentos efectuados no mesmo, que permitiu concluir qual a influência da

aplicação de algumas medidas no desempenho térmico e energético do edifício.

Verificou-se que não existe a necessidade de aplicar um PRE obrigatório, uma vez que o

IEE real sem correcção climática é de 14.9 kgep/m2.ano, encontrando-se abaixo do valor

regulamentar, ponderado de acordo com as tipologias existentes, de 34.1 kgep/m2.ano.

Obteve-se a classificação energética C para o edifício.

Concluiu-se que os principais problemas consistiam essencialmente no facto de o

consumo no horário vazio ser cerca do dobro do que se estima necessário, na existência de 55

unidades individuais de A/C, 13 das quais já muito antigas, e no facto de existirem extensos

envidraçados nas fachadas Este/Oeste, promovendo um elevado ganho solar. Outro problema

encontrado foi a falta de isolamento da sala de espera do exterior, possibilitando elevadas

trocas de calor com o exterior que não permitem a climatização adequada deste espaço.

Tendo como base o modelo dinâmico do edifício, foram analisadas seis soluções: a

utilização de extensões eléctricas com interruptor; a aplicação de uma película de controlo

solar nos envidraçados da fachada Este do edifício; a instalação de uma HP para climatização

da zona A ou somente substituição das unidades individuais de A/C mais antigas desta zona; a

substituição da HP utilizada para climatizar a zona B, associada ao isolamento da sala de

espera do exterior; e a instalação de painéis fotovoltaicos na cobertura superior do edifício.

A utilização de extensões eléctricas com interruptor destaca-se como uma medida muito

simples e vantajosa, apresentando o retorno mais rápido (6 meses) aliado à mais elevada

poupança no consumo eléctrico anual do edifício (8.6%), devido à redução dos desperdícios de

energia associados ao modo stand-by dos equipamentos no horário vazio e denotando que a

eficiência energética passa em grande parte pela consciencialização dos ocupantes dos

edifícios no sentido de gerirem a utilização dos equipamentos consoante as suas

necessidades.

Com a aplicação da película de controlo solar altera-se a contribuição dos ganhos solares

provenientes das janelas para a carga térmica interna do edifício, resultando numa redução das

necessidades de arrefecimento no Verão, mas levando a um aumento das necessidades de

aquecimento e de iluminação no Inverno. Deste balanço, resulta uma economia energética de

3.4% do total de energia consumida e de 10.0% da energia consumida em climatização. Uma

vez que o retorno estimado desta medida é de 3 anos e a vida útil da película cerca de 10

anos, esta alternativa apresenta-se viável.

83

A instalação de uma HP para climatização da zona A permite uma redução do consumo

energético em climatização nesta zona do edifício de 28.0%, mas devido ao elevado

investimento que exige, verifica-se igualmente pouco viável em termos económicos (PRS de 58

anos). Através da substituição das unidades individuais de A/C mais antigas da zona A foi

possível reduzir o consumo em climatização nesta zona em 11.8%, porém com um PRS

elevado (39 anos).

A substituição da HP utilizada para climatizar o piso 0 associada ao isolamento da sala de

espera do exterior pode reduzir o consumo de energia em climatização na zona B em 48.3%,

correspondendo a uma poupança de 12.9% do consumo energético em climatização na

totalidade do edifício. Contudo, comporta um elevado investimento, traduzindo-se num PRS de

35 anos e verificando-se pouco viável economicamente. Obteve-se um PRS de 14 anos e uma

poupança energética de 17.0% ao combinar esta hipótese com as duas anteriores,

aparentando-se esta combinação mais viável a nível económico do que a medida isolada.

Com a instalação de painéis fotovoltaicos na cobertura superior do edifício seria possível

obter, através destes, 4.5% da energia consumida anualmente, evitando este consumo à rede.

Porém, o PRS é elevado (24 anos) e superior à vida útil dos painéis (20 anos), pelo que esta

medida não se apresentou viável. A sua combinação com as soluções de redução do consumo

em vazio e do ganho solar permitiu uma redução de 16.5% do consumo energético com um

retorno mais baixo (10 anos), aparentando-se como uma combinação interessante em termos

de eficiência energética e economicamente mais viável.

A combinação de soluções que se apresentou mais viável em termos económicos foi a

implementação simultânea das medidas de uso de extensões eléctricas com interruptor e de

aplicação da película de controlo solar, resultando num potencial de redução do consumo

energético de 11.9%, associado a um PRS de 1.7 anos. Consequentemente, sugere-se a

implementação desta combinação de medidas.

Alcançou-se uma poupança máxima do consumo energético de 29.7% com a

implementação simultânea de todas as medidas (com instalação da HP na zona A), mas

apresentando um PRS muito elevado (28 anos). Mesmo com este período de retorno, uma vez

que esta combinação de medidas apresenta um potencial de reduzir em 1/3 o consumo

energético do edifício, justificar-se-ia o financiamento por parte de uma ESE que poderia

possibilitar a sua implementação.

Na conclusão deste trabalho devem ser referidas algumas recomendações, no sentido de

evitar desperdícios e de melhorar o aproveitamento de energia no edifício. Após os

levantamentos realizados, foram identificados desperdícios energéticos, principalmente devidos

à iluminação e às unidades de A/C. Foi verificado que existiam áreas desocupadas onde a luz

permanecia acesa e/ou o A/C permanecia ligado, pelo que se torna necessária a sensibilização

dos ocupantes para este facto, sendo igualmente benéfica a instalação de detectores de

presença em todas as áreas de circulação e espaços de ocupação não permanente.

84

Para trabalho futuro sugere-se a realização de ensaios de avaliação da εF e COP dos

equipamentos de A/C instalados, nos modos de arrefecimento e aquecimento, de forma a

tornar a simulação mais realista. Propõe-se também aceder à informação referente aos

consumos eléctricos de 15 em 15 minutos, para poder analisar a variação do consumo no

edifício em maior detalhe.

Recomenda-se o estudo da instalação de uma cortina de ar na entrada pública para a sala

de espera, com o intuito de minimizar as trocas com o exterior neste espaço.

Para reduzir as necessidades de climatização nos pisos superiores da zona A poderia ser

útil identificar o material de isolamento usado na cobertura e verificar se existiriam vantagens

na substituição do mesmo ou na utilização de uma solução de arrefecimento radiativo no

Verão, instalando um isolamento móvel activado somente durante o período diurno de modo a

minimizar os ganhos de calor provenientes da radiação solar e a permitir o arrefecimento

radiativo nocturno.

Sugere-se a análise da substituição das lâmpadas utilizadas no edifício, que são

predominantemente do tipo fluorescente linear T8 e associadas a balastros ferromagnéticos,

por T5 associadas as balastros electrónicos, uma vez que esta medida além de resultar na

poupança directa de electricidade, contribui igualmente para a redução das necessidades de

arrefecimento.

Seria também importante estudar uma solução de ventilação nos gabinetes que

apresentaram valores de renovações de ar por hora, segundo a classe de exposição ao vento

das fachadas do edifício, inferiores ao mínimo permitido pelo RSECE.

Uma alternativa à aplicação da película de controlo solar nos envidraçados da fachada

Este, para reduzir as necessidades de arrefecimento, poderia ser a instalação de protecções

solares com a possiblidade de serem recolhidas no Inverno, de forma a não aumentar as

necessidades de aquecimento.

85

7. Referências Bibliográficas

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[40]. Worten, <http://www.worten.pt/ProductList.aspx?searchText=vivanco%20ebls%203w>.

[41]. 3M, <http://solutions.3m.com>.

[42]. E Tech Express Pty, <http://www.etechexpress.com.au/cms/windowtinting>.

[43]. 3M Portugal, Ficha técnica ScotchtintTM

RE 20 SIARL, <http://www.3o-dpg.com/files/products/

RE20SIARL.pdf>.

[44]. Mitalas G.P., Stephenson D.G. (1962), Absorption and Transmission of Thermal Radiation

by Single and Double Glazed Windows, Research Paper No. 173.

[45]. Vink (2007), folha de Excel 1.4_Scotchtint_2007.xls, <www.vink.com>.

[46]. Sanyo (2009), New Product Range 2009/10, <http://uk.sanyo.com>.

[47]. Sanyo (2010), Prijslijst - Liste de prix 2010, <http://www.rentingluxembourg.com/Documents/

TARIFSANYO2010.pdf>.

[48]. Daikin (2010), Catálogo Geral 2010, <http://www.daikin.pt/binaries/catalogo%20geral%202010_

tcm112-156144.pdf>.

[49]. Megaclima (2011), <http://www.megaclima.pt/precario-ar-condicionado-domestico.php>.

[50]. Moran, M., Shapiro, H., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 4ª Edição, Wiley,

pp. 649, eqs. 12.43 e 12.44.

[51]. Sanyo (2009), Electric VRF, <http://uk.sanyo.com>.

8. Anexos

I. Caracterização do Edifício

I.1 Plantas dos Pisos do Edifício (Modelo ESP-r)

• Zona A

Piso 1

Piso 2

Piso 3

Piso 4

Piso 5

Piso 6

I-1

Piso 7

Piso 8

Piso 9

Piso 10

Figura A.1 – Plantas dos pisos no modelo do edifício: zona A.

I-2

• Zona B

Piso 0

Piso -1

Pisos -2 e -3

Figura A.2 – Plantas dos pisos no modelo do edifício: zona B.

I-3

I.2 Área por Divisão

• Zona B

Divisão Tipologia Área (m2) Área Envidr. Oeste (m2)

- 1.bar

Alimentação

31.8

- 1.copa 47.7

- 1.cozinha 21.2

- 1.dispensa 19.1

- 1.refeitor 167.0

0.atendimen Atendimento

98.0

0.balcão 94.2

0.sala_espe 56.6

0.circ

Circulação

55.0

0.elev2 5.0

0.ent_func 12.1 5.2

0.ent_pub 18.0 13.8

0.escada 18.0 13.8

0.WC1 10.5

0.WC2 13.0

- 1.atrio 19.6

- 1.circ 7.7

- 1.escada 18.0

- 1.WC 37.6

elev_escada 35.7

0.central_t

Gabinetes

10.2

0.dir_tesou 11.4

0.gab1 7.8

0.gab2 7.8

0.gab3 7.8

0.gab_chefi 23.9

0.tesourari 89.8

0.tlfs 17.1

0.ent_gar

Garagens

51.9

- 1.circ_gar 179.0

- 2.gar 963.0

- 3.gar 963.0

0.arq1

Arquivos/ Arrumos

47.1

0.arq2 23.9

0.arq3 97.8

0.arrumos 40.0

0.caixa_for 14.1

0.deposito 41.4

- 1.arq 313.0

- 1.arrumos1 36.2

- 1.arrumos2 42.1

TOTAL 3774.2 32.8 Alimentação 286.8

Atendimento 248.8

Circulação 250.2 32.8

Gabinetes 175.9

Garagens 2156.9

Arquivos/Arrumos 655.6

Área Útil 1617.3

Tabela A.1 – Definição das divisões da zona B: tipologia, área e área de envidraçados.

I-4

• Zona A

Divisão Tipologia Área (m2) Área Envidraçados (m2)

Este Oeste Total 1.circ

Circulação

21.4 11.3 11.3

2.circ 21.4 11.3 11.3

3.circ 21.4 11.3 11.3

4.circ 29.5 11.3 11.3

5.circ 29.5 11.3 11.3

6.circ 21.4 11.3 11.3

7.circ 21.4 11.3 11.3

7.hall 4.4

8.circ 32.1 11.3 11.3

8.hall 6.5

9.circ 35.9 9.0 9.0

9.hall 3.3

1-9.Acomum Escadas/WC/ Elevadores

440.6

10.Acomum 49.0 1.0

1.1

Gabinetes

126.5 6.2 16.4 22.5

1.2 21.5 7.0 7.0

1.3 67.6 8.6 8.6

1.4 80.7 14.1 14.1

1.5 21.8 5.8 5.8

2.1 103.6 27.6 27.6

2.2 86.6 13.2 13.2

2.3 84.8 8.6 8.6 17.2

3.3 21.5 7.0 7.0

3.4 32.8 8.6 8.6

3.5 94.2 17.6 17.6

4.1 38.3 10.2 10.2

4.2 57.0 6.2 6.2

4.3 21.5 7.0 7.0

4.4 18.6 8.6 8.6

4.5 33.8 8.6 8.6

4.6 97.7 17.4 17.4

5.1 65.3 6.2 8.4 14.6

5.3 21.5 7.0 7.0

5.4 52.4 8.6 8.6

5.5 104.3 27.8 27.8

6.1 103.6 27.6 27.6

6.5 32.3 8.6 8.6

7.1 70.0 18.7 18.7

7.2 65.1 6.2 6.2

7.3 59.2 7.0 7.0

7.7 74.4 8.6 8.6

7.8 92.9 9.0 9.0

8.1 27.0 9.3 9.3

8.2 29.8 6.2 6.2

8.5 27.9 8.6 8.6

8.6 18.0

8.7 32.3 8.6 8.6

8.8 33.7 9.0 9.0

8.9 27.0 9.3 9.3

9.1 19.1 9.3 9.3

9.2 24.5 6.2 6.2

9.3 50.8 9.3 9.3

9.5 17.6 8.6 8.6

9.6 37.4 18.3 18.3

5.2 Salas de Máquinas

23.4

7.6 12.2

8.3 33.1

7.4 Salas de Reuniões

24.5 8.6 8.6

8.4 19.6 7.0 7.0

I-5

9.4 49.2 8.6 8.6

6.2 Arquivos

65.1 6.2 6.2

7.5 16.7

3.1

Desocupados

80.0 18.7 18.7

3.2 46.5 6.2 6.2

6.3 21.5 7.0 7.0

6.4 52.4 8.6 8.6

TOTAL 3276.5 297.8 326.3 625.1 Circulação 248.2 99.1 99.1

Escadas/ WC/Elevadores 489.6 1.0

Circulação Total 737.8 99.1 99.1

Gabinetes 2094.5 146.4 307.6 454.1

S. Máquinas 68.7

S. Reuniões 93.3 24.3 24.3

Arquivos 81.8 6.2 6.2

Desocupados 200.4 21.8 18.7 40.5

Tabela A.2 – Definição das divisões da zona A: tipologia, área e área de envidraçados.

I-6

I.3 Questionário Cedido aos Trabalhadores do Edifício

Obtiveram-se 36 respostas a este questionário, correspondendo a 31 divisões diferentes.

Os restantes dados de ocupação e gestão de iluminação, equipamento e A/C foram obtidos

nos levantamentos efectuados no edifício, por informações cedidas pelos trabalhadores

presentes em cada divisão.

A abertura de janelas nos gabinetes não foi considerada porque na maior parte dos casos

em que afirmavam abrir janelas, usavam também o A/C (usando uma ou outra forma de

arrefecimento). Houve ainda 4 respostas referentes a situações em que o horário de abertura

de janelas ficava compreendido no horário de funcionamento do A/C.

Seguidamente, apresenta-se o questionário tal como foi enviado por mail.

Exmo(a). Sr(a). :

Com vista a avaliar as possíveis melhorias na situação energética e térmica do edifício da

Segurança Social (Av. da República, Nº. 4), gostaria de ter a sua colaboração neste pequeno

inquérito.

Piso onde trabalha: Nº. do gabinete onde trabalha:

Nº. de ocupantes no gabinete onde trabalha:

Horário em que permanece no edifício: das às

Tem janelas no seu gabinete? Sim Não

Horário em que tem janelas abertas: das às

Tem ar-condicionado no seu gabinete? Sim Não

Horário em que liga o ar-condicionado: das às

Liga as luzes no seu gabinete? Sim Não

Horário em que liga luzes: das às

Comentários:

I-7

I.4 Ocupação nos Gabinetes da Zona A

Gabinete Ocupação

Ocup. W W/m2 m2/ocup. Início Fim Horas 1.1 12 1512 12.0 10.5 9 17.5 8.5

1.2 1 126 5.9 21.5 9 18.5 9.5

1.3 2 252 3.7 33.8 9 17.5 8.5

1.4 12 1512 18.7 6.7 9 17.5 8.5

1.5 1 126 5.8 21.8 9 18.5 9.5

2.1 8 1008 9.7 13.0 8 19 11

2.2 8 1008 11.6 10.8 8.5 19 10.5

2.3 3 378 4.5 28.3 8.5 19 10.5

3.3 1 126 5.9 21.5 7.5 18.5 11

3.4 3 378 11.5 10.9 9 16 7

3.5 7 882 9.4 13.5 7.5 18.5 11

4.1 4 504 13.2 9.6 8.5 16.5 8

4.2 6 756 13.3 9.5 9 17.5 8.5

4.3 1 126 5.9 21.5 8.5 16.5 8

4.4 1 126 6.8 18.6 8.5 16.5 8

4.5 10 1260 37.3 3.4 9 17.5 8.5

4.6 8 1008 10.3 12.2 9 17.5 8.5

5.1 4 504 7.7 16.3 10 18 8

5.3 1 126 5.9 21.5 9 19 10

5.4 3 378 7.2 17.5 9.5 18.5 9

5.5 8 1008 9.7 13.0 8 16.5 8.5

6.1 4 504 4.9 25.9 9 17 8

6.5 1 126 3.9 32.3 9 17 8

7.1 3 378 5.4 23.3 8.5 16.5 8

7.2 3 378 5.8 21.7 8.5 16.5 8

7.3 1 126 2.1 59.2 9 18 9

7.7 2 252 3.4 37.2 8.5 17.5 9

7.8 1 126 1.4 92.9 8.5 16.5 8

8.1 1 126 4.7 27.0 10 18.5 8.5

8.2 1 126 4.2 29.8 9 18.5 9.5

8.5 1 126 4.5 27.9 9.5 20.5 11

8.6 3 378 21.0 6.0 10 16 6

8.7 2 252 7.8 16.2 9.5 20.5 11

8.8 3 378 11.2 11.2 8.5 19 10.5

8.9 3 378 14.0 9.0 8.5 19 10.5

9.1 1 126 6.6 19.1 9 18.5 9.5

9.2 1 126 5.1 24.5 9 18.5 9.5

9.3 1 126 2.5 50.8 8 18.5 10.5

9.5 1 126 7.1 17.6 9 18.5 9.5

9.6 2 252 6.7 18.7 8.5 18 9.5

TOTAL Gabs. 139 17514 8.4 15.1 TOTAL Zona A 139 17514 5.3 23.6

Tabela A.3 – Ocupação em cada gabinete: número de ocupantes, carga térmica absoluta (W) e por unidade de área (W/m

2), área disponível por ocupante (m

2/ocupante), horários de início e de fim e total de

horas de permanência.

I-8

I.5 Potência Instalada por Divisão

• Zona A

Divisão Potência Instalada – Zona A

W W/m2 Ilum. Equip. Clim. Total Ilum. Equip. Clim. Total

1.circ 108 108 5.0 5.0

2.circ 108 108 5.0 5.0

3.circ 108 1200 1308 5.0 56.0 61.1

4.circ 180 1350 1530 6.1 45.7 51.8

5.circ 180 180 6.1 6.1

6.circ 108 108 5.0 5.0

7.circ 108 108 5.0 5.0

7.hall 36 36 8.1 8.1

8.circ 108 108 3.4 3.4

8.hall 18 18 2.8 2.8

9.circ 90 90 2.5 2.5

9.hall 216 216 66.5 66.5

1-9.Acomum 2416 2416 5.5 5.5

10.Acomum 15000 15000 306.4 306.4

1.1 1080 3660 6470 11210 8.5 28.9 51.2 88.6

1.2 144 460 1380 1984 6.7 21.4 64.3 92.5

1.3 864 400 1700 2964 12.8 5.9 25.1 43.8

1.4 720 3320 1380 5420 8.9 41.1 17.1 67.1

1.5 144 200 3890 4234 6.6 9.2 178.6 194.4

2.1 864 7100 7200 15164 8.3 68.5 69.5 146.3

2.2 720 4750 2330 7800 8.3 54.9 26.9 90.1

2.3 864 1633 4200 6697 10.2 19.3 49.5 79.0

3.3 144 350 1350 1844 6.7 16.3 62.9 85.9

3.4 288 400 1380 2068 8.8 12.2 42.0 63.0

3.5 720 4660 3220 8600 7.6 49.5 34.2 91.3

4.1 288 1060 1380 2728 7.5 27.7 36.1 71.3

4.2 504 1870 1930 4304 8.8 32.8 33.9 75.5

4.3 144 472 2880 3496 6.7 22.0 134.2 162.9

4.4 144 672 1380 2196 7.7 36.1 74.1 117.9

4.5 720 2300 2700 5720 21.3 68.0 79.9 169.2

4.6 740 4312 2060 7112 7.6 44.1 21.1 72.8

5.1 720 2120 1520 4360 11.0 32.5 23.3 66.8

5.3 144 460 1380 1984 6.7 21.4 64.3 92.5

5.4 576 860 1400 2836 11.0 16.4 26.7 54.1

5.5 864 2530 6060 9454 8.3 24.3 58.1 90.7

6.1 720 3870 6060 10650 6.9 37.3 58.5 102.8

6.5 288 1520 1808 8.9 47.0 55.9

7.1 576 863 2450 3889 8.2 12.3 35.0 55.6

7.2 576 1383 3300 5259 8.8 21.2 50.7 80.8

7.3 288 200 1380 1868 4.9 3.4 23.3 31.5

7.7 288 400 1380 2068 3.9 5.4 18.6 27.8

7.8 288 200 1380 1868 3.1 2.2 14.9 20.1

8.1 216 460 1520 2196 8.0 17.0 56.2 81.2

8.2 236 612 1930 2778 7.9 20.6 64.9 93.4

8.5 308 612 1380 2300 11.0 21.9 49.4 82.3

8.6 144 1360 1504 8.0 75.6 0.0 83.6

8.7 144 660 1380 2184 4.5 20.4 42.7 67.5

8.8 288 1282 1380 2950 8.6 38.1 41.0 87.6

8.9 164 1334 1380 2878 6.1 49.4 51.1 106.5

9.1 164 460 1350 1974 8.6 24.1 70.8 103.5

9.2 236 1120 1700 3056 9.6 45.7 69.4 124.7

9.3 200 460 1520 2180 3.9 9.1 29.9 42.9

9.5 144 463 1520 2127 8.2 26.2 86.2 120.5

9.6 288 2120 1520 3928 7.7 56.6 40.6 104.9

5.2 144 900 1044 6.2 38.5 44.6

7.6 144 1050 1194 11.8 85.8 97.5

I-9

8.3 144 7120 7264 4.4 215.4 219.7

7.4 288 1220 1508 11.8 49.8 61.6

8.4 144 1380 1524 7.3 70.4 77.7

9.4 504 3040 3544 10.2 61.8 72.1

6.2 432 2450 2882 6.6 37.6 44.3

7.5 216 216 13.0 13.0

TOTAL 22752 88066 99330 210148 6.9 26.9 30.3 64.1 % do TOTAL 10.8 41.9 47.3 Circulação 1368 2550 3918 5.5 10.3 15.8

Escadas/ Elev. 2416 15000 17416 4.9 30.6 35.6

Circulação Total 3784 17550 21334 5.1 23.8 28.9

Gabinetes 16952 61446 91240 169638 8.1 29.3 43.6 81.0

S. Máquinas 432 9070 9502 6.3 132.0 138.3

S. Reuniões 936 5640 6576 10.0 60.5 10.5

Arquivos 648 2450 3098 7.9 30.0 37.9

Tabela A.4 – Potência absoluta (W) e por unidade de área (W/m2) instalada em cada divisão: iluminação,

equipamentos e climatização.

• Zona B

Divisão Potência Instalada

W W/m2 Ilum. Equip. AVAC Total Ilum. Equip. AVAC Total

- 1.bar 216 10110 10326 6.8 317.9 324.7

- 1.copa 144 4250 4394 3.0 89.1 92.1

- 1.cozinha 144 6418 170 6732 6.8 302.7 8.0 317.5

- 1.dispensa 144 144 7.5 7.5

- 1.refeitor 1512 700 2212 9.1 4.2 13.2

0.atendimen 864 5180

20080*

6044 8.8 52.9

47.3*

61.7

0.balcão 80 80 0.8 0.8

0.sala_espe 400 240 640 7.1 4.2 11.3

0.circ 216 216 3.9 3.9

0.ent_func 1098 200 1298 91.0 16.6 107.5

0.WC1 40 40 3.8 3.8

0.WC2 40 40 3.1 3.1

- 1.circ 36 36 4.7 4.7

- 1.WC 72 72 1.9 1.9

elev_escada 36 36 1.0 1.0

0.central_t 288 400

20080*

688 28.2 39.2

47.3*

67.5

0.dir_tesou 864 2270 3134 75.8 199.1 274.9

0.gab1 144 200 344 18.4 25.5 43.9

0.gab2 144 200 344 18.4 25.5 43.9

0.gab3 144 200 344 18.4 25.5 43.9

0.gab_chefi 144 400 344 6.0 16.7 22.8

0.tesourari 1152 1400 2552 12.8 15.6 28.4

0.tlfs 720 2000 2720 42.1 117.0 159.1

- 2.gar 4416 14803 19219 2.3 8.0 10.3

- 3.gar TOTAL 13058 34168 35053 82279 3.5 9.1 9.3 21.9

% do TOTAL 15.9 41.5 42.6 Alimentação 2160 21478 170 23806 7.5 74.9 0.6 83.0

Atendimento 1344 5420 20080* 6764 5.4 21.8 47.3* 27.2

Circulação 1538 200 1738 6.1 0.8 6.9

Gabinetes 3600 7070 20080* 10670 20.5 40.2 47.3* 60.7

Garagens 4416 14803 19219 2.0 6.9 8.9

Área Útil 8642 34168 20250 42980 5.3 21.1 12.4 12.5

*Potência total instalada em A/C na zona B, associado às divisões de atendimento e gabinetes do piso 0, absoluta e por unidade de área climatizada, não contabilizada para o total de potência instalada por divisão.

Tabela A.5 – Potência absoluta (W) e por unidade de área (W/m2) instalada em cada divisão: iluminação,

equipamentos e AVAC.

I-10

I.6 Unidades de A/C Instaladas na Zona A

Div. Modelo Qt.

Pot. Elec. (kW)

Capacidade (kW) εF COP

Classe CEE

εF/COP Tipo Nome Frio Calor Frio Calor 1.1 Mural Light Air (tipo janela) 2 3.04 3.04 5.48 6.68 1.80 2.20 G/F Split Sanyo SAP-K180 EH 1 1.93 1.93 5.20 6.30 2.69 3.26 D/C 4.97 4.97 10.68 12.98

1.2 Mural Sanyo SAP-FR98 EH 1 1.07 1.38 3.10 4.50 2.90 3.26 C/C

1.3 Mural Tadiran GFL S150H 1 1.70 1.70 4.25 4.69 2.50 2.76 E/E


1.5 Split Mitsubishi MSH 090V 1 0.91 0.89 2.50 3.10 2.75 3.48 D/B

2.1 Split Sanyo SAP-FTR124 EHA 2 2.70 2.70 6.50 7.58 2.41 2.81 E/D

2.2 Split Sanyo SAP-KMRV93 GJH 1 0.98 0.98 2.65 3.60 2.70 3.67 D/A Split Sanyo SAP-KMRV123 GJH 1 1.35 1.35 3.50 4.08 2.59 3.02 E/D 2.33 2.33 6.15 7.68

2.3 Split Sanyo SAP-FTR124 EHA 2 2.70 2.70 6.50 7.58 2.41 2.81 E/D

3.3 Tecto Sanyo SAP-FTR128 E 1 1.31 1.35 3.25 3.62 2.48 2.68 E/E


3.5 Mural General ABG 14RGA-W 2 3.24 3.22 8.10 10.00 2.50 3.11 E/C


4.2 Split Sanyo SAP-K180 EH 1 1.93 1.93 5.20 6.30 2.69 3.26 C/C



4.5 Split Haier HFU-09HA03 2 2.70 2.70 7.20 7.60 2.67 2.81 D/D

4.6 Split Sanyo SAP-K188 EH 1 2.00 2.06 5.00 6.05 2.50 2.94 E/D

5.1 Mural Light Air (tipo janela) 1 1.52 1.52 2.74 3.34 1.80 2.20 G/F


5.4 Split Sharp GS-XP9FGR 1 0.89 1.40 3.00 5.00 3.37 3.57 A/B



6.2 Split Sanyo SAP-K226 GH55 1 2.45 2.45 6.20 7.50 2.53 3.06 E/D


7.1 Split Sanyo SAP-K224 EHA 1 2.45 2.45 6.20 7.50 2.53 3.06 E/D

7.2 Split Haier HSU-22HD03R/1 1 3.30 3.30 9.00 10.00 2.73 3.03 D/D


7.4 Split Mitsubishi MCFH-13NV 1 1.42 1.22 3.70 4.32 2.61 3.54 D/B



8.1 Mural Amcor Airline 1 1.52 1.52 2.74 3.34 1.80 2.20 G/F

8.2 Split Sanyo SAP-K180 EH 1 1.93 1.93 5.20 6.30 2.69 3.26 D/C






9.1 Split Haier - HSU 09R003/R1 1 1.35 1.35 3.60 3.80 2.67 2.81 D/D

9.2 Mural Tadiran GFL S150H 1 1.70 1.70 4.25 4.69 2.50 2.76 E/E


9.4 Split Carrier 42QNL012 2 3.04 3.04 7.04 8.22 2.32 2.70 F/E

9.5 Mural Amcor Airline 1 1.52 1.52 2.74 3.34 1.80 2.20 G/F

9.6 Split Carrier 42QNL012 1 1.52 1.52 3.52 4.11 2.32 2.70 F/E

TOTAL 55 79.31 84.33 193.68 242.86

Tabela A.6 – Unidades de A/C instaladas por divisão: modelo, potência eléctrica, capacidades, εF, COP e Classe CEE.

I-11

II. Temperatura em Lisboa nos Anos de 2007, 2008 e 2009

• Valores Médios Mensais (dados do IG)

Mês

Valores Médios de Temperatura e Insolação

2007 2008 2009 Tmax (ºC)

Tmed (ºC)

I (h) Tmax (ºC)

Tmed (ºC)

I (h) Tmax (ºC)

Tmed (ºC)

I (h)

Janeiro 16.0 11.2 1.1 15.9 13.4 1.2 13.5 10.7 3.9 Fevereiro 16.5 13.2 5.2 17.4 13.8 5.4 16.7 12.3 7.2 Março 18.2 14.4 7.9 17.7 13.9 6.9 20.5 16.1 8.8 Abril 20.2 15.9 9.3 20.9 16.8 8.2 18.8 14.5 8.7 Maio 22.0 17.5 9.9 20.5 16.7 7.3 23.6 18.8 10.5 Junho 23.9 19.6 10.4 27.2 21.7 12.6 26.4 21.8 9.9 Julho 27.5 22.2 11.9 26.9 22.2 11.5 27.3 21.9 11.9 Agosto 27.1 22.2 11.3 27.0 21.8 11.1 29.2 23.5 11.8 Setembro 26.3 21.5 7.9 25.4 20.7 8.5 27.0 21.7 9.1 Outubro 23.7 19.2 8.3 22.1 18.0 7.8 25.0 20.5 7.0 Novembro 19.1 15.0 7.9 17.1 13.1 7.1 18.9 15.7 4.4 Dezembro 14.8 11.7 5.7 14.4 11.4 4.6 15.2 12.3 3.5

Tabela A.7 – Valores médios mensais das temperaturas máxima e média e da insolação nos anos de 2007, 2008 e 2009.

• Temperatura Diária no Mês de Janeiro (dados do IG)

Figura A.3 – Valores diários das temperaturas máxima, média e mínima no mês de Janeiro nos anos de 2007, 2008 e 2009.

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1 6 11 16 21 26 31

Te

mp

era

tura

(ºC

)

Dia

Temperatura Janeiro 2007

Tmed

Tmax

Tmin

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

1 6 11 16 21 26 31

Te

mp

era

tura

(ºC

)

Dia


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1 6 11 16 21 26 31

Te

mp

era

tura

(ºC

)

Dia


II-1

III. Preços da Electricidade

Fonte: ERSE, Despacho nº 27 650/2009.

Tabela A.8 – Tarifas de electricidade em vigor desde Janeiro de 2001 para média tensão.

O cálculo do preço do kWh em horas de ponta referente à PHP foi efectuado tendo em

conta que, por cada kWh consumido neste horário se aumenta a PHP em 0.0067 kW no

Inverno e em 0.0133 kW no Verão, sendo a PHP definida pela seguinte expressão:

Considerando que no Inverno e no Verão existem, respectivamente 5h e 2.5h de ponta.

O custo evitado referente à poupança na PHP foi contabilizado calculando que por cada

kWh evitado no horário fora do vazio, 0.294 kWh correspondem ao horário de ponta no Inverno

e 0.147 kWh são correspondentes a este horário no Verão, ou seja, à fracção correspondente

às horas de ponta no horário fora do vazio.

TARIFA DE VENDA A CLIENTES FINAIS EM MT

Termo tarifário fixo (EUR/mês) (EUR/dia)*42,71 1,4042

Potência (EUR/kW.mês) (EUR/kW.dia)*Tarifa de longas utilizações Horas de ponta 7,982 0,2624

Contratada 1,242 0,0408

Tarifa de médias utilizações Horas de ponta 8,055 0,2648


Tarifa de curtas utilizações Horas de ponta 12,420 0,4083


Energia activaHoras de ponta

Períodos I, IV Horas cheias

Horas de vazio normal

Tarifa de longas Horas de super vazio

utilizações Horas de ponta

Períodos II, III Horas cheias


Horas de super vazio

Horas de ponta



Tarifa de médias Horas de super vazio





Horas de ponta



Tarifa de curtas Horas de super vazio





Energia reactivaFornecida

Recebida

* RRC art. 184.º, n.º 3

0,0810

0,0514

0,0481

0,1092

0,0833

0,0535

0,1058

(EUR/kvarh)0,0184

0,0138

PREÇOS

0,0551

0,1764

0,0919

0,0592

0,0552

(EUR/kWh)

0,0844

0,0553

0,0514

0,1760

0,0921

0,0590

0,0497

0,1114

0,0840

0,0523

0,0490

0,1174

III-1

IV. Aplicação de Película de Controlo Solar

IV.1 Propriedades Ópticas do Vidro Simples sem e com Película

Figura A.4 – Transmissividade, reflectividade e absorvidade do vidro simples.

Figura A.5 – Transmissividade, reflectividade e absorvidade do vidro simples com película.

IV-1

IV.2 Ganho Solar Actual e com Aplicação de Película em Cada Divisão da Zona A

• Verão

Divisão

Ganho Solar (Wh/m2.dia) - Verão Redução

Vidro Simples Película

Este Oeste Total Este Total Abs.

(Wh/m2.dia) Rel. (%)

1.circ 2163.3 2163.3 419.1 419.1 1744.2 80.6

2.circ 2163.3 2163.3 419.1 419.1 1744.2 80.6

3.circ 2163.3 2163.3 419.1 419.1 1744.2 80.6

4.circ 1569.5 1569.5 304.0 304.0 1265.5 80.6

5.circ 1569.5 1569.5 304.0 304.0 1265.5 80.6

6.circ 2163.3 2163.3 419.1 419.1 1744.2 80.6

7.circ 2163.3 2163.3 419.1 419.1 1744.2 80.6

7.hall

8.circ 1444.7 1444.7 279.9 279.9 1164.8 80.6

8.hall

9.circ 1289.8 1289.8 249.9 249.9 1039.9 80.6

9.hall

1-9.Acomum

10.Acomum 110.4 110.4

1.1 175.1 167.0 342.1 34.0 200.9 141.1 41.3

1.2 1954.3 1954.3 378.6 378.6 1575.7 80.6

1.3 523.1 523.1 101.3 101.3 421.8 80.6

1.4 228.5 228.5 228.5

1.5 376.3 376.3 376.3

2.1 339.8 339.8 339.8

2.2 737.3 737.3 142.8 142.8 594.5 80.6

2.3 365.0 190.4 555.4 71.4 261.8 293.6 52.9

3.3 494.7 494.7 95.8 95.8 398.9 80.6

3.4 1077.5 1077.5 208.7 208.7 868.8 80.6

3.5 241.9 241.9 241.9

4.1 357.1 357.1 357.1

4.2 383.9 383.9 74.4 74.4 309.5 80.6

4.3 1954.3 1954.3 378.6 378.6 1575.7 80.6

4.4 1899.9 1899.9 368.0 368.0 1531.8 80.6

4.5 346.3 346.3 346.3

4.6 231.0 231.0 231.0

5.1 307.4 203.9 511.3 59.9 263.8 247.4 48.4

5.3 1954.3 1954.3 378.6 378.6 1575.7 80.6

5.4 674.7 674.7 130.7 130.7 544.0 80.6

5.5 339.8 339.8 339.8

6.1 339.8 339.8 339.8

6.5 362.0 362.0 362.0

7.1 344.5 344.5 344.5

7.2 336.1 336.1 65.1 65.1 271.0 80.6

7.3 708.1 708.1 137.2 137.2 570.9 80.6

7.7 157.4 157.4 157.4

7.8 132.6 132.6 132.6

8.1 465.6 465.6 465.6

8.2 735.5 735.5 142.5 142.5 593.0 80.6

8.5 1266.6 1266.6 245.4 245.4 1021.2 80.6

8.6

8.7 650.4 650.4 650.4

8.8 375.7 375.7 375.7

8.9 373.9 373.9 373.9

9.1 207.7 207.7 207.7

9.2 893.1 893.1 173.0 173.0 720.1 80.6

9.3 825.4 825.4 159.9 159.9 665.5 80.6

9.5 202.7 202.7 202.7

9.6 415.3 415.3 415.3

5.2 IV-2

7.6

8.3

7.4 1443.9 1443.9 279.7 279.7 1164.2 80.6

8.4 1070.0 1070.0 207.3 207.3 862.7 80.6

9.4 719.3 719.3 139.3 139.3 580.0 80.6

6.2 512.7 512.7 264.6 264.6 248.1 48.4

7.5

3.1 301.3 301.3 301.3

3.2 470.6 470.6 91.2 91.2 379.4 80.6

6.3 1954.3 1954.3 378.6 378.6 1575.7 80.6

6.4 674.7 674.7 130.7 130.7 544.0 80.6

TOTAL 40801.8 7351.0 48263.2 8070.5 15531.9 32731.3

Redução (%) 67.8

Circulação 16689.9 16689.9 3233.2 3233.2 13456.7 80.6

Escadas/ Elev. 110.4 110.4

Circulação Total 16689.9 16800.2 3233.2 3343.6 13456.7 80.1

Gabinetes 17266.4 7049.7 24316.1 3345.9 10395.6 13920.5 57.2

S. Máquinas

S. Reuniões 3233.2 3233.2 626.3 626.3 2606.9 80.6

Arquivos 512.7 512.7 264.6 264.6 248.1 48.4

Desocupados 3099.6 301.3 3400.9 600.5 901.8 2499.2 73.5

Tabela A.9 – Ganho solar, por unidade de área de pavimento, em cada divisão da zona A num dia típico de Verão: situação actual (vidro simples), utilizando película de controlo solar nos envidraçados da

fachada Este e redução absoluta e relativa.

IV-3

• Inverno

Divisão

Ganho Solar (Wh/m2.dia) - Inverno Redução

Vidro Simples Película

Este Oeste Total Este Total Abs.

(Wh/m2.dia) Rel. (%)

1.circ 675.6 675.6 123.6 123.6 552.0 81.7

2.circ 675.6 675.6 123.6 123.6 552.0 81.7

3.circ 675.6 675.6 123.6 123.6 552.0 81.7

4.circ 490.2 490.2 89.7 89.7 400.5 81.7

5.circ 490.2 490.2 89.7 89.7 400.5 81.7

6.circ 675.6 675.6 123.6 123.6 552.0 81.7

7.circ 675.6 675.6 123.6 123.6 552.0 81.7

7.hall 0.0 0.0

8.circ 451.2 451.2 82.5 82.5 368.7 81.7

8.hall 0.0 0.0

9.circ 402.8 402.8 73.7 73.7 329.1 81.7

9.hall 0.0 0.0

1-9.Acomum 0.0 0.0

10.Acomum 44.7 44.7

1.1 55.8 142.3 198.1 10.3 152.6 45.6 23.0

1.2 610.4 610.4 111.6 111.6 498.7 81.7

1.3 163.4 163.4 29.9 29.9 133.5 81.7

1.4 195.9 195.9 195.9

1.5 323.9 323.9 323.9

2.1 290.8 290.8 290.8

2.2 230.3 230.3 42.1 42.1 188.2 81.7

2.3 104.1 144.6 248.7 19.2 163.8 84.9 34.2

3.3 154.5 154.5 28.3 28.3 126.3 81.7

3.4 336.5 336.5 61.6 61.6 275.0 81.7

3.5 207.3 207.3 207.3

4.1 305.8 305.8 305.8

4.2 119.9 119.9 21.9 21.9 98.0 81.7

4.3 610.4 610.4 111.6 111.6 498.7 81.7

4.4 593.4 593.4 108.5 108.5 484.8 81.7

4.5 296.9 296.9 296.9

4.6 198.2 198.2 198.2

5.1 91.2 164.5 255.7 16.8 181.3 74.4 29.1

5.3 610.4 610.4 111.6 111.6 498.7 81.7

5.4 210.7 210.7 38.5 38.5 172.2 81.7

5.5 290.8 290.8 290.8

6.1 290.8 290.8 290.8

6.5 310.4 310.4 310.4

7.1 295.5 295.5 295.5

7.2 105.0 105.0 19.2 19.2 85.8 81.7

7.3 221.1 221.1 40.5 40.5 180.7 81.7

7.7 135.0 135.0 135.0

7.8 113.0 113.0 113.0

8.1 398.6 398.6 398.6

8.2 229.7 229.7 42.0 42.0 187.7 81.7

8.5 395.6 395.6 72.4 72.4 323.2 81.7

8.6 0.0 0.0

8.7 557.7 557.7 557.7

8.8 321.9 321.9 321.9

8.9 320.1 320.1 320.1

9.1 198.5 198.5 198.5

9.2 278.9 278.9 51.0 51.0 227.9 81.7

9.3 257.8 257.8 47.2 47.2 210.6 81.7

9.5 183.0 183.0 183.0

9.6 449.3 449.3 449.3

5.2

7.6

8.3

IV-4

7.4 450.9 450.9 82.5 82.5 368.5 81.7

8.4 334.2 334.2 61.1 61.1 273.1 81.7

9.4 224.6 224.6 41.1 41.1 183.6 81.7

6.2 256.4 256.4 181.8 181.8 74.6 29.1

7.5 0.0 0.0

3.1 258.4 258.4 258.4

3.2 147.0 147.0 26.9 26.9 120.1 81.7

6.3 610.4 610.4 111.6 111.6 498.7 81.7

6.4 210.7 210.7 38.5 38.5 172.2 81.7

TOTAL 12825.8 6393.0 19263.5 2481.3 8918.9 10344.6 Redução (%) 53.7

Circulação 5212.5 5212.5 953.4 953.4 4259.1 81.7

Escadas/ Elev. 44.7 44.7

Circulação Total 5212.5 5257.2 953.4 998.1 4259.1 81.0

Gabinetes 5379.1 6134.6 11513.7 984.3 7118.8 4394.8 38.2

S. Máquinas

S. Reuniões 1009.8 1009.8 184.7 184.7 825.1 81.7

Arquivos 256.4 256.4 181.8 181.8 74.6 29.1

Desocupados 968.1 258.4 1226.5 177.1 435.5 791.0 64.5

Tabela A.10 – Ganho solar, por unidade de área de pavimento, em cada divisão da zona A num dia típico de Inverno: situação actual (vidro simples), utilizando película de controlo solar nos envidraçados da

fachada Este e redução absoluta e relativa.

IV.3 Resultados Simulações: Necessidades de Frio/Calor na Situação Actual e

com Aplicação de Película

Figura A.6 – Arrefecimento necessário nos gabinetes da fachada Este dos pisos 1 e 2 na situação actual.

IV-5

Figura A.7 – Arrefecimento necessário nos gabinetes da fachada Este dos pisos 1 e 2 com aplicação de película.

Figura A.8 – Aquecimento necessário nos gabinetes da fachada Este dos pisos 1 e 2 na situação actual.

Figura A.9 – Aquecimento necessário nos gabinetes da fachada Este dos pisos 1 e 2 com aplicação de película.

IV-6


Figura A.11 – Arrefecimento necessário nos gabinetes da fachada Este dos pisos 3 e 4 com aplicação da película.


IV-7




IV-8




IV-9




IV-10

V. Instalação de uma Bomba de Calor para Climatização da Zona A

V.1 Capacidades Necessárias e Instaladas em cada Gabinete

Gabinete

Capacidade Máxima de Arrefecimento (kW)

Diferença (NF – IF)

Capacidade Máxima de Aquecimento (kW)

Diferença (NQ – IQ)

Instalada (IF)

Necessária (NF)

Abs. (kW)

Rel. (%)

Instalada (IQ)

Necessária (NQ)

Abs. (kW)

Rel. (%)

1.1 10.68 8.82 -1.86 -17.4 12.98 5.69 -7.29 -56.2

1.2 3.10 3.95 0.85 27.4 4.50 5.40 0.90 20.0

1.3 4.25 2.73 -1.52 -35.8 4.69 10.06 5.37 114.5

1.4 3.10 2.02 -1.08 65.2 4.50 6.96 2.46 54.7

1.5 2.50 2.68 0.18 7.2 3.10 10.02 6.92 223.2

2.1 6.50 10.00 3.50 53.8 7.58 4.90 -2.68 -35.4

2.2 6.15 9.00 2.85 46.3 7.68 4.07 -3.61 -47.0

2.3 6.50 9.05 2.55 39.2 7.58 11.65 4.07 53.7

3.3 3.25 5.57 2.32 71.4 3.62 3.57 -0.05 -1.4

3.4 3.10 5.37 2.27 73.2 4.50 4.00 -0.50 -11.1

3.5 8.10 8.01 -0.09 -1.1 10.00 4.19 -5.81 -58.1

4.1 3.10 3.35 0.25 8.1 4.50 3.91 -0.59 -13.1

4.2 5.20 5.43 0.23 4.4 6.30 3.37 -2.93 -46.5

4.3 3.10 5.23 2.13 68.7 4.50 3.42 -1.08 -24.0

4.4 3.10 4.36 1.26 40.6 4.50 3.09 -1.41 -31.3

4.5 7.20 5.47 -1.73 -24.0 7.60 3.98 -3.62 -47.6

4.6 5.00 6.34 1.34 26.8 6.05 1.30 -4.75 -78.5

5.1 2.74 5.78 3.04 110.9 3.34 3.79 0.45 13.5

5.3 3.10 5.24 2.14 69.0 4.50 3.29 -1.21 -26.9

5.4 3.00 7.03 4.03 134.3 5.00 9.02 4.02 80.4

5.5 8.22 6.53 -1.69 -20.6 10.02 4.66 -5.36 -53.5

6.1 8.22 6.58 -1.64 -20.0 10.02 4.91 -5.11 -51.0

6.5 2.74 1.84 -0.90 -32.8 3.34 1.71 -1.63 -48.8

7.1 6.20 4.44 -1.76 -28.4 7.50 4.63 -2.87 -38.3

7.2 9.00 5.18 -3.82 -42.4 10.00 3.86 -6.14 -61.4

7.3 3.10 4.93 1.83 59.0 4.50 3.32 -1.18 -26.2

7.7 3.10 3.87 0.77 24.8 4.50 4.32 -0.18 -4.0

7.8 3.10 1.89 -1.21 -39.0 4.50 1.44 -3.06 -68.0

8.1 2.74 3.70 0.96 35.0 3.34 3.57 0.23 6.9

8.2 5.20 3.99 -1.21 -23.3 6.30 3.38 -2.92 -46.3

8.5 3.10 4.06 0.96 31.0 4.50 3.98 -0.52 -11.6

8.6 1.61 1.61 4.17 4.17

8.7 3.10 4.25 1.15 37.1 4.50 4.45 -0.05 -1.1

8.8 3.10 3.26 0.16 5.2 4.50 1.31 -3.19 -70.9

8.9 3.10 4.32 1.22 39.4 4.50 3.22 -1.28 -28.4

9.1 3.60 2.07 -1.53 -42.5 3.80 3.15 -0.65 -17.1

9.2 4.25 3.34 -0.91 -21.4 4.69 3.18 -1.51 -32.2

9.3 2.74 5.16 2.42 88.3 3.34 3.90 0.56 16.8

9.5 2.74 2.63 -0.11 -4.0 3.34 4.67 1.33 39.8

9.6 7.04 3.51 -3.53 -50.1 8.22 3.84 -4.38 -53.3

TOTAL 177.16 192.59 15.43 222.43 177.35 -45.08 Diferença (%) 8.7 -20.3

Tabela A.11 – Capacidades máximas de arrefecimento e de aquecimento (kW) instaladas e necessárias em cada gabinete da zona A e diferença absoluta e relativa entre o valor necessário e o instalado.

V-1

V.2 Distribuição das Unidades Interiores e Exteriores

• Unidades Interiores

Gab. Hipótese 1 Hipótese 2 Hipótese 3

Tam. Tipo Tam. Tipo Tam. Tipo 1.1 7+7+16 Mural 7+7+16 Mural 7+7+16 Mural+Tecto

1.2 16 Mural 16 Mural 16 Tecto

1.3 9 Mural 9 Mural 9 Mural

1.4 18+22 Mural+Chão 18+25 Mural 18+25 Tecto


2.1 16+18 Mural 16+18 Mural 16+18 Tecto











4.6 22 Chão 25 Mural 25 Tecto

5.1 22 Chão 25 Mural 25 Tecto



5.5 7+7+7 Mural 7+7+7 Mural 7+7+7 Mural

6.1 7+7+7 Mural 7+7+7 Mural 7+7+7 Mural



















Tabela A.12 – Distribuição das 51 unidades interiores pelos gabinetes.

V-2

• Unidades Exteriores

Hip. Piso/ Gab.

Capacidade Necessária (kW) Tam.

Capacidade (kW)

Consumo Eléctrico (kW) εF/

COP

Máx. Uds. Int.

Raz. Int./ Ext.

Uds. Int. Uds. Ext. F C F C F C F C

HP3v ECOi 3 Way

1 a 5 c/ 6.1

138.5 110.2 106.6 84.7 38 107.0 119.0 31.3 31.0 3.42/ 3.84

40 1.3

6 a 9 s/ 6.1

64.1 60.3 49.3 46.4 18 50.4 56.5 14.1 14.1 3.57/ 4.01

29

TOT. 202.6 170.4 155.8 131.1 157.4 175.5 45.4 45.1

Dif. (%)

1.0 33.9

HP2v

ECOi 2 Way

1 a 5 c/ 6.1

138.5 110.2 106.6 84.7 38 107.0 119.0 30.8 30.6 3.47/ 3.89

40

1.3 6 a 9 s/ 6.1

64.1 60.3 49.3 46.4 18 50.4 56.5 13.9 13.9 3.63/ 4.06

29

TOT. 202.6 170.4 155.8 131.1 157.4 175.5 44.7 44.5

Dif. (%)

1.0 33.9

Tabela A.13 – Identificação das hipóteses de unidades exteriores analisadas: linha, pisos/gabinetes que vão climatizar, capacidade necessária, tamanho, capacidade das unidades exteriores, consumo eléctrico,

εF e COP, número máximo de unidades interiores e razão de capacidades das unidades interiores/exteriores [51].

V.3 Resultados das Simulações: Necessidades de Frio/Calor de Cada Gabinete

Figura A.22 – Arrefecimento necessário nos gabinetes do piso 1.

V-3

Figura A.23 – Aquecimento necessário nos gabinetes do piso 1.



V-4




V-5




V-6




V-7




V-8



VI. Consumo de Energia Antes e Após Implementação das Medidas

21000

23000

25000

27000

29000

31000

33000

35000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

kW

h

Mês

Consumo de Energia Antes e Após Implementação das

Medidas

Antes

I

II

IIIa

IIIb

IV

V

Legenda:

I – Utilização de extensões

eléctricas com interruptor;

II – Aplicação de película na

fachada Este;

IIIa – HP para climatização

da zona A;

IIIb – Subs. unidades antigas

da zona A;

IV – Subs. HP piso 0 +

isolamento da sala de

espera.

V – Instalação de painéis

fotovoltaicos.

Figura A.40 – Consumo de energia antes e após implementação das medidas sugeridas.

VI-1