Climatização e Energias Renováveis...Departamento de Engenharia Mecânica Climatização e Energias Renováveis Relatório de estágio apresentado para a obtenção do grau de Mestre

Departamento de Engenharia Mecânica

Climatização e Energias Renováveis Relatório de estágio apresentado para a obtenção do grau de Mestre em

Equipamentos e Sistemas Mecânicos

Autor

Bruno da Cruz Almeida

Orientadores:

João Carlos Antunes Ferreira Mendes Professor Adjunto, ISEC

Pedro António Quinta Ferreira Miraldo Professor Adjunto, ISEC

Orientador na empresa:

Nuno Miguel Augusto Tomás Eng. Electromecânico, Sócio Gerente, Enernatura, Lda

Coimbra, Dezembro, 2011

Agradecimentos

Bruno Almeida I

Agradecimentos

Ao longo de todo o período de estágio, recebi vários apoios que me auxiliaram

nomeadamente nas actividades realizadas, e na elaboração do presente relatório. Por este

motivo, desejo expressar os agradecimentos a todas as pessoas e instituições que

possibilitaram a realização de todas as tarefas que me foram propostas, a integração no

mercado de trabalho, e que contribuíram de forma directa ou indirecta para o meu

crescimento como profissional da área.

Apesar de me sentir muito grato com toda a ajuda recebida, pretendo prestar um

agradecimento especial às seguintes individualidades e entidades:

à empresa Enernatura, pela oportunidade de realização de um estágio que possibilitou

a minha integração no mercado de trabalho. Em particular ao meu orientador na

empresa, o Eng.º Nuno Miguel Augusto Tomás pelo apoio e orientação ao longo do

estágio, e aos colaboradores da empresa que também proporcionaram condições para

o desempenho das tarefas;

aos professores do mestrado e orientadores, João Carlos Antunes Ferreira Mendes e

Pedro António Quinta Ferreira Miraldo, por todo o apoio prestado na elaboração do

presente relatório, por toda a disponibilidade, atenção e apoio durante todo o período

do estágio curricular;

ao Eng.º Francisco Barros, colaborador da empresa, que apesar de não possuir

qualquer papel de orientação, contribuiu de forma significativa para a minha

integração nas actividades propostas e no mercado de trabalho. Por toda a

colaboração, pela forma critica como foram abordadas todas as actividades, e pelo

apoio constante em todos os sentidos no período de estágio;

Por fim, aos meus familiares e amigos por todo o apoio e dedicação ao longo de toda

esta etapa.

Resumo

Bruno Almeida II

Resumo

O presente relatório pretende descrever as actividades realizadas durante o período de estágio

curricular no âmbito do Mestrado em Equipamentos e Sistemas Mecânicos, no seio da

empresa Enernatura, Lda. Pretende-se demonstrar, desta forma, que o conjunto de

experiências e actividades desenvolvidas contribuíram para a aquisição de conhecimentos e

crescimento profissional do autor, dentro das áreas de Aquecimento, Ventilação e Ar

Condicionado (AVAC), de Certificação Energética e de Sistemas Solares Térmicos.

Após o capítulo 1, de introdução, surgem os capítulos 2 e 3 "Certificação Energética" e

"Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado", onde são apresentadas breves noções

relativamente às áreas abrangidas pelas tarefas concretizadas.

O capítulo 4, "Actividades Realizadas", descreve o conjunto de todas as actividades

realizadas. Também aí se discutem as considerações de projecto, as condições de cálculo e a

selecção/especificação de equipamentos relativas a um projecto de AVAC realizado.

No sentido de apurar conclusões sobre o conjunto de experiências obtidas surge o capítulo 5

de conclusões.

Palavras-chave: Certificação Energética; Energia Solar Térmica;

AVAC; Orçamentação.

Abstract

Bruno Almeida III

Abstract

The present report aims to describe the performed activities during the curricular internship

period in the scope of the Master in Mechanical Equipment and Systems at Enernatura, Lda

Company. It is intended to demonstrate that the whole experiences and developed activities

contributed to acquire knowledge and professional growth of the intern within the areas of

Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC), Energetic Certification and Solar

Thermal Systems. After the first introductorily chapter, came the chapters two and three of

“Energetic Certification” and “Heating, Ventilation and Air Conditioning”, where are

presented brief notions relatively to the areas addressed by the tasks performed.

The chapter four, “Performed Activities”, describes all the performed activities. Still there, are

discussed the project considerations, calculus conditions and the specification/selection of

equipment relative to a HVAC project performed.

In the sense of gathering conclusions about the whole experiences obtained, comes the fifth

chapter of conclusions.

Keywords: Energetic Certification, Solar Thermal Energy,

HVAC, Budgeting.

Índice

Bruno Almeida IV

ÍNDICE

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

Índice de Figuras ...................................................................................................................... v

Índice de Tabelas ..................................................................................................................... vi

Simbologia e Abreviaturas ..................................................................................................... vii

Capítulo 1. Introdução ......................................................................................................... 1

1.1. Âmbito .................................................................................................................................................. 1

1.2. Apresentação da empresa ..................................................................................................................... 1

1.3. Objectivos............................................................................................................................................. 3

Capítulo 2. Certificação Energética .................................................................................... 5

2.1. Introdução............................................................................................................................................. 5

2.2. Categorias dos Edifícios e Regulamentos Aplicáveis........................................................................... 6

2.3. Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios ...................................... 8

Capítulo 3. Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado .............................................. 10

3.1. Introdução........................................................................................................................................... 10

3.2. Tipos de sistemas ............................................................................................................................... 10

3.2.1. Classificação dos sistemas ........................................................................................................ 11

3.2.2. Equipamentos terminais ............................................................................................................ 18

Capítulo 4. Actividades realizadas .................................................................................... 23

4.1. Introdução........................................................................................................................................... 23

4.2. Orçamentação ..................................................................................................................................... 25

4.3. Análise Técnico-Económica entre sistemas de Climatização ............................................................. 28

4.3.1. Estudo comparativo entre caldeiras .......................................................................................... 29

4.4. Levantamentos de informação em edifícios residenciais ................................................................... 41

4.4.1. Orientação do edifício ............................................................................................................... 42

4.4.2. Levantamento Dimensional ...................................................................................................... 42

4.4.3. Sistemas de AQS e Climatização .............................................................................................. 43

4.5. Projecto de AVAC.............................................................................................................................. 45

4.5.1. Projecto para Lar Residencial ................................................................................................... 45

4.6. Concepção e Dimensionamento de Sistemas Solares Térmicos ......................................................... 76

4.6.1. Sistema de águas quentes sanitárias para Lar Residencial ........................................................ 76

Capítulo 5. Conclusões ....................................................................................................... 85

Capítulo 6. Referências bibliográficas .............................................................................. 88

Índice de Figuras

Bruno Almeida V

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 3.1: Diagrama esquemático de uma instalação VAC. HAP4.51/Carrier .................................................... 13

Figura 3.2: Diagrama esquemático de uma instalação de VAC. HAP4.51/Carrier ............................................... 15

Figura 3.3: Conjunto de unidade interior e exterior de Ar Condicionado. Daikin Emura ..................................... 17

Figura 3.4: Diagrama esquemático de sistema VRC. Daikin ................................................................................ 18

Figura 3.5: Emissores em chapa de aço (à esquerda) e de alumínio ( direita). BaxiRoca ..................................... 18

Figura 3.6: Ventiloconvectores. Modelo de chão à esquerda e modelo de tecto à direita. Daikin ........................ 19

Figura 3.7: Diagrama esquemático de instalação de um ventiloconvector. HAP4.51/Carrier ............................... 19

Figura 3.8: Definição de Zona Ocupada segundo a EN13779............................................................................... 21

Figura 3.9: Difusor rotacional e grelha de insuflação ............................................................................................ 22

Figura 4.1: Folha de cálculo para dimensionamento de radiadores ....................................................................... 27

Figura 4.2: Vistas dos alçados principal (à esquerda) e lateral do edifício (à direita) ........................................... 29

Figura 4.3: Vistas de planta do piso 0 (à esquerda) e do piso 1 (à direita) ............................................................ 30

Figura 4.4: Folha de cálculo dos radiadores de alumínio ...................................................................................... 32

Figura 4.5: Desempenho do sistema solar térmico ................................................................................................ 33

Figura 4.6: Esquema de princípio do sistema de aquecimento central e do sistema de AQS ................................ 34

Figura 4.7: Caldeira a Pellets (à esquerda) e Caldeira a Gasóleo (à direita) .......................................................... 36

Figura 4.8: Tempo de retorno do investimento ..................................................................................................... 38

Figura 4.9: Emissões anuais de kg de CO2 para atmosfera.................................................................................... 39

Figura 4.10: Registo fotográfico da envolvente exterior. ...................................................................................... 42

Figura 4.11: Registo fotográfico da medição das envolventes envidraçadas e opacas. ......................................... 43

Figura 4.12: Sistemas de AQS e Climatização ...................................................................................................... 44

Figura 4.13: Vista de alçado principal do edifício ................................................................................................. 47

Figura 4.14: Vista de planta do piso 0 do edifício ................................................................................................. 47

Figura 4.15: Caracterização das envolventes. Hourly Analysis Program 4.51 (Carrier) ....................................... 51

Figura 4.16: Caracterização dos sistemas. Hourly Analysis Program 4.51 (Carrier) ............................................ 52

Figura 4.17: Caracterização dos equipamentos centralizados. Hourly Analysis Program 4.51 (Carrier) .............. 53

Figura 4.18: Folha de cálculo de diâmetro de tubagens ........................................................................................ 66

Figura 4.19 : Folha de cálculo de diâmetros das condutas de ar ............................................................................ 67

Figura 4.20: Valores máximos admissíveis de velocidade do ar no interior de condutas. Fichas Técnicas Soler &

Palau ...................................................................................................................................................................... 68

Figura 4.21: Vista da Planta da Cobertura com a instalação dos colectores solares .............................................. 78

Índice de Tabelas

Bruno Almeida VI

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1: Classificação dos Edifícios de acordo com a data do pedido de licenciamento ...................................... 6 Tabela 2: Regulamentos aplicáveis às categorias dos edifícios ............................................................................... 7 Tabela 3: Constituição dos pisos da habitação ...................................................................................................... 29 Tabela 4: Temperaturas interiores para os espaços da habitação .......................................................................... 31 Tabela 5: Cargas Térmicas da Habitação .............................................................................................................. 31 Tabela 6: Consumos diários de AQS ..................................................................................................................... 32 Tabela 7: Cálculo da potência da caldeira ............................................................................................................. 34 Tabela 8: Consumos do sistema de aquecimento central. Relatório HAP4.51 (Carrier) ....................................... 35 Tabela 9: Consumos energéticos anuais globais da caldeira ................................................................................. 36 Tabela 10: Consumos e custos energéticos associados à caldeira a pellets ........................................................... 37 Tabela 11: Consumos e custos energéticos associados à caldeira a gasóleo ......................................................... 37 Tabela 12: Análise dos custos de aquisição e consumo das caldeiras ................................................................... 38 Tabela 13: Análise do número de abastecimentos mensais do equipamento......................................................... 40 Tabela 14: Espaços constituintes da área destinada a servir como Lar Residencial e Centro de Actividades

Ocupacionais ......................................................................................................................................................... 46 Tabela 15: Descrição do edifício quanto às áreas e tipologia ................................................................................ 47 Tabela 16: Condições exteriores de projecto ......................................................................................................... 48 Tabela 17: Condições ambiente de referência ....................................................................................................... 48 Tabela 18: Caudais mínimos de ar novo................................................................................................................ 49 Tabela 19: Valores globais de carga térmica do edifício ....................................................................................... 52 Tabela 20: Especificação dos ventiloconvectores ................................................................................................. 62 Tabela 21: Especificações da unidade de tratamento de ar novo da cozinha ......................................................... 70 Tabela 22: Especificações das unidades de tratamento de ar novo das zonas 1, 2 e 3 .......................................... 71 Tabela 23: Especificações das unidades de tratamento de ar ................................................................................ 72 Tabela 24: Especificações dos ventiladores de extracção ..................................................................................... 73 Tabela 25: Especificações do ventilador de extracção para a cozinha .................................................................. 73 Tabela 26: Especificação das características da Bomba 1 ..................................................................................... 74 Tabela 27: Especificação das características da Bomba 2 ..................................................................................... 74 Tabela 28: Especificação das características da Bomba 3 ..................................................................................... 75 Tabela 29: Especificação das características da Bomba 4 ..................................................................................... 75 Tabela 31: Considerações para cálculo das necessidades de consumo de AQS .................................................... 77 Tabela 32:Valores de consumo diário por utilizador (solução alternativa) ........................................................... 77 Tabela 33: Considerações para o cálculo das necessidades de consumo de AQS (solução alternativa)................ 78 Tabela 34: Especificação das características dos colectores solares ...................................................................... 79 Tabela 35: Especificações das características dos depósitos de acumulação ........................................................ 80 Tabela 36: Especificações da caldeira de apoio..................................................................................................... 81 Tabela 37: Especificação das características das bombas do sistema solar térmico .............................................. 82 Tabela 38: Espessuras mínimas de isolamento para tubagens de transporte de fluidos quentes ........................... 83 Tabela 39: Especificações das espessuras de isolamentos ..................................................................................... 84

Simbologia e Abreviaturas

Bruno Almeida VII

SIMBOLOGIA E ABREVIATURAS

Simbologia

Sist. - Sistemas

P- Potência

U - Coeficiente de transmissão térmica superficial

ψ - Coeficiente de transmissão térmica linear

c - Calor Específico

Simbologia e Abreviaturas

Bruno Almeida VIII

Abreviaturas

AQS - Águas Quentes Sanitárias

AVAC - Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado

SCE - Sistema de Certificação Energética

RCCTE - Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

RSECE - Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização nos Edifícios

CE - Certificado Energético

DCR - Declaração de Conformidade Regulamentar

HsC - Habitações Sem Climatização

HcC - Habitações Com Climatização

PESsC - Pequenos Edifícios de Serviços Sem Climatização

PEScC - Pequenos Edifícios de Serviços Com Climatização

GES - Grandes Edifícios de Serviços

QAI - Qualidade do Ar Interior

Nic - Necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento

Nvc - Necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento

Nac - Necessidades nominais anuais de energia para produção de águas quentes sanitárias

Ntc - Necessidades nominais globais de energia primária

Nt - Valor limite máximo regulamentar para as necessidades anuais globais de energia primária para

climatização e águas quentes.

Rph - Renovações por hora

GD - Graus-dia

PQ - Perito Qualificado

VAC - Volume de Ar Constante

CAV - Constant Air Volume

VAV - Volume de Ar Variável

UTA - Unidade de Tratamento de Ar

UTAN - Unidade de Tratamento de Ar Novo

VRV - Volume de Refrigerante Variável

HAP - Hourly Analysis Program

Introdução

Bruno Almeida 1

Capítulo 1. INTRODUÇÃO

1.1. Âmbito

O Mestrado em Equipamentos e Sistemas Mecânicos, ministrado pelo Instituto Superior de

Engenharia de Coimbra, consiste num curso de especialização com a duração de dois anos

lectivos. O primeiro ano integra dez unidades curriculares leccionadas e o segundo ano

integra uma única unidade curricular que é integralmente destinada à execução de um projecto

ou à realização de um estágio de natureza profissional, com apresentação de um relatório

final.

No âmbito da unidade curricular do segundo ano de Mestrado, mais concretamente, na área de

especialização de Projecto, Instalação e Manutenção de Equipamentos Térmicos, surgiu a

oportunidade de realização de um estágio curricular na empresa Enernatura, Lda.

Tratando-se de uma empresa que tem como mercado, as energias renováveis, certificação

energética de edifícios e a climatização, a Enernatura apresentou-se como sendo uma empresa

dinâmica e bem situada no seu mercado que poderia proporcionar ao aluno actividades que se

enquadrassem perfeitamente na área de especialização do presente mestrado.

Com o devido interesse, o aluno efectuou um primeiro contacto com a empresa. Contacto esse

que numa fase posterior com a concordância do Conselho Técnico-Científico resultou num

acordo entre ambas a instituições.

Desta forma, foi apresentada à empresa, uma proposta de estágio curricular com a duração de

1560 horas.

1.2. Apresentação da empresa

A empresa que acolheu o autor para a realização do estágio, foi fundada em 2008, por quatro

sócios, entre os quais, se encontram actualmente o Eng.º Nuno Miguel Augusto Tomás, e o

Sr. Luís Miguel Duarte Dias.

Tendo numa fase inicial, a infra-estruturas da empresa localizadas num pequeno escritório no

centro de Coimbra, o rápido crescimento obrigou a uma mudança para instalações maiores.

No momento, a empresa Enernatura dispõe de um edifício administrativo localizado na Rua

Alto das Forcadas, Fracção D - 1º Esq, 3020-323, Ponte de Eiras. Além da sede, a empresa

Introdução

Bruno Almeida 2

dispõe igualmente de um armazém localizado na Urbanização da Pedrulha, nomeadamente na

Rua do Cardal, lote 13, 3025-007 Coimbra.

A Enernatura faz parte de um grupo formado duas empresas, no qual se engloba também a

empresa WattMondego. A primeira é uma empresa de instalação de sistemas de energias

renováveis, consultadoria energética, e certificação energética no âmbito do Regulamento das

Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE). No seu portfólio possui

actualmente inúmeras instalações de sistemas de microprodução com painéis solares

fotovoltaicos, bem como a instalação de inúmeros sistemas de energia solar térmica, tanto a

nível residencial, com a nível de Instituições Particulares de Solidariedade Social.

Realizaram-se ainda algumas instalações de sistemas de climatização, e a execução de muitos

processos de certificação energética para edifícios de habitação.

A segunda, é uma empresa dedicada à área de projectos de grandes edifícios, no qual tem na

vertente de projectos de AVAC, Auditorias Energéticas e Certificação Energética no âmbito

do Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE), a área

com maior experiência. Da sua actividade resultaram, projectos de AVAC para edifícios de

serviços novos e Auditorias Energéticas de edifícios de serviços existentes, e Certificação

Energética de ambos os tipos de edifícios.

O grupo de empresas apresentado, tem como missão promover a eficiência energética através

da elaboração de projectos abrangidos pelo RCCTE e RSECE, caracterizados pela escolha de

soluções tecnológicas e construtivas de elevado grau de eficiência. Promover a certificação

energética de edifícios, sugerir e apoiar na implementação de opções de melhoria do seu

desempenho energético. Promover o aproveitamento e a utilização das fontes de energia

renovável disponíveis, contribuindo para a redução da dependência energética externa do país

e fomentando a criação de novas actividades económicas, tal como a microprodução, e

produção de águas quentes por intermédio de fontes renováveis. Participar no alcance da meta

relativa a edifícios neutros em termos de emissões de gases com efeito de estufa e de

utilização de energia, através da introdução de eficiência energética e da integração de

sistemas de energias renováveis em edifícios, contribuindo assim para o desenvolvimento

sustentável da região e do país.

O estágio curricular foi realizado na empresa Enernatura, no entanto, no âmbito das

actividades que surgiram, houve a necessidade de prestar serviços para a WattMondego.

Desta forma, todas as actividades descritas no presente documento relacionadas com a área de

Introdução

Bruno Almeida 3

projecto, e de certificação energética de grandes edifícios de serviços, foram serviços

prestados para a empresa WattMondego.

1.3. Objectivos

O presente estágio curricular teve como objectivo principal aprofundar e consolidar os

conhecimentos académicos em contexto do trabalho, e desta forma dotar o aluno das

ferramentas necessárias para uma melhor integração no mercado de trabalho.

Assim sendo, no seio da empresa Enernatura foi estabelecido um conjunto de objectivos que

se encontram distribuídos pelas várias áreas de actividade da empresa.

As actividades previstas na vertente de certificação energética foram nomeadamente

levantamentos no âmbito de edifícios de habitação. Com esta actividade o objectivo seria a

aquisição de conhecimentos relativamente à vertente energética de edifícios que lhe

permitisse prestar um apoio ao departamento de certificação energética. Não obstante, a

mesma actividade pretendia também possibilitar ao estagiário a aquisição de experiências, que

lhe permitiriam fazer uma análise do panorama da gama residencial tanto de soluções

construtivas, como de equipamentos.

Relativamente à área de AVAC, as actividades planeadas foram nomeadamente, a elaboração

de estudos de viabilidade de instalação de sistemas, estudo de necessidades térmicas dos

edifícios, e colaboração em projectos de execução. O pretendido com as actividades previstas

seria que o aluno adquirisse conhecimento e desenvolvesse competências que lhe permitissem

tanto projectar novas soluções, identificar problemas, e estudar soluções tendo em conta a

respectiva viabilidade económica e fiabilidade dos sistemas.

No âmbito do aquecimento de águas sanitárias, foi previsto um conjunto de actividades entre

as quais se apresentaram levantamentos e estudos de viabilidade dos sistemas. Relativamente

a esta área, os objectivos seriam similares aos apresentados anteriormente para os sistemas de

AVAC.

Por fim, a actividade prevista como sendo a principal actividade do aluno na empresa, foi

efectivamente a orçamentação. Esta actividade teria a intenção de possibilitar ao mesmo, a

capacidade para efectuar estimativas orçamentais para propostas de sistemas efectuadas por

clientes, e em simultâneo, o contacto com fornecedores, com os custos praticados e gamas de

equipamentos existentes no mercado. Com isto, pretendia-se a aquisição de conhecimento e

Introdução

Bruno Almeida 4

experiências que possibilitassem o estudo e comparação de produtos, a nível de custos,

características, fiabilidade, modo de fornecimento, entre outros parâmetros.

Com o estágio curricular no realizado, pretendia-se uma boa integração do autor na empresa,

bem como em todas as actividades propostas durante o período estabelecido.

Certificação Energética

Bruno Almeida 5

Capítulo 2. CERTIFICAÇÃO ENERGÉTICA

2.1. Introdução

O aumento da preocupação a nível mundial, com factores de carácter poluente, levou a que as

comunidades internacionais tivessem a necessidade de analisar os seus contributos a nível de

emissões de gases poluentes para atmosfera. Facto que se encontra directamente relacionado

com áreas como a indústria, transportes, sector residencial, entre outros.

Estima-se que em 2002, o sector residencial e terciário, sector constituído maioritariamente

por edifícios, absorvia mais de 40 % do consumo final de energia da Comunidade Europeia.

Desta forma, verificou-se ser importante reduzir os consumos de energia, e consequentemente

reduzir as emissões de gases poluentes para atmosfera associados a esses consumos.

O consumo energético necessário para obter as condições consideradas adequadas num

edifício e a poluição associada dependem da concepção dos sistemas, dos equipamentos

escolhidos, da utilização do sistema e da sua manutenção. Desta forma, para garantir uma

utilização de energia minimamente aceitável é necessário impor restrições no tipo de

materiais e fluidos que podem ser utilizados. Esta necessidade leva a que seja necessária a

implementação de regulamentos que limitem as soluções possíveis às tecnicamente aceitáveis

e que possibilitem consumos energéticos minimamente aceitáveis.

A publicação da directiva europeia 2002/91/CE, veio estabelecer os requisitos para a

elaboração de um sistema de certificação para estado membro, consoante as condições

climáticas externas e as condições locais, bem como as exigências em matéria de clima

interior e rentabilidade económica.

A legislação nacional encontra-se suportada por três decretos de lei que estabelecem os

requisitos que devem ser verificados relativamente à eficiência energética, qualidade do ar

interior, ensaios de recepção de sistemas após a conclusão da sua construção, manutenção e

monitorização do funcionamento dos sistemas de climatização, inspecções periódicas e

responsabilidade pela condução dos sistemas. O Decreto-lei 79/2006 denominado de

Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização dos Edifícios e o Decreto-lei

80/2006 denominado de Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos


Bruno Almeida 6

Edifícios constituem a legislação em vigor que enquadra os critérios de conformidade a serem

observados nas inspecções a realizar no âmbito do Decreto-lei 78/2006.

Assim sendo, o Sistema de Certificação Energética (SCE) tem como objectivo assegurar a

aplicação regulamentar em todos os edifícios de habitação e de serviços de acordo com as

exigências e disposições contidas no RCCTE e RSECE, certificar o desempenho energético e

qualidade do ar interior, e identificar medidas de melhoria de desempenho aplicáveis aos

edifícios e respectivos sistemas energéticos.

2.2. Categorias dos Edifícios e Regulamentos Aplicáveis

Uma vez que os consumos variam significativamente consoante o tipo de edifício e sistemas

de climatização, os edifícios abrangidos pelo SCE encontram-se classificados com base na

área útil, função ao qual se destina o edifício, e na potência térmica dos sistemas

implementados ou preconizados.

A partir desta categorização, cada um é associado a um determinado regulamento tendo em

conta a área útil e categorias do edifício, e a data de entrada do pedido de licenciamento ou

autorização de construção.

Na tabela 1, encontram-se classificados os edifícios em novos ou existentes, consoante a data

de entrada do pedido de licenciamento ou pedido de construção, segundo a portaria nº

461/2007, para efeitos de aplicação do SCE."

Tabela 1: Classificação dos Edifícios de acordo com a data do pedido de licenciamento

Tipo Data de entrada do pedido de licenciamento ou autorização de construção

Edifícios Novos

Posterior a 1 de Julho de 2007, GES e Edifícios de Habitação com uma área útil

superior a 1000m2;

Posterior a 1 de Julho de 2008, PES e Edifícios de Habitação com uma área útil

inferior a 1000m2.

Edifícios Existentes

Anterior a 1 de Julho de 2007, GES e e Edifícios de Habitação com uma área

útil superior a 1000m2;

Anterior a 1 de Julho de 2008, PES e Edifícios de Habitação com uma área útil

inferior a 1000m2.


Bruno Almeida 7

Na tabela 2, encontra-se a classificação dos edifícios e seu enquadramento relativamente aos

referidos regulamentos.

Tabela 2: Regulamentos aplicáveis às categorias dos edifícios

Tipo Categorias dos Edifícios

Regulamentos Aplicáveis

Edifícios de Habitação

Novos sem Sist. de Climatização - P ≤ 25kW (HsC)

RCCTE

Novos com Sist. de Climatização - P > 25kW (HcC)

RCCTE e RSECE

Existentes sem Sist. de Climatização - P ≤ 25kW (HsC)

RCCTE

Existentes com Sist. de Climatização - P > 25kW (HcC)

RCCTE

Edifícios de Serviços

Pequenos* (PES) Ap < 1000 m2

Novos com P ≤ 25kW (PESsC)

RCCTE

Novos com P > 25kW (PEScC)

RCCTE e RSECE (E e QAI)

Existentes com P ≤ 25kW (PESsC)

RCCTE

Existentes com P > 25kW (PEScC)

RSECE

Grandes* (GES) Ap ≥ 1000 m2

Novos (≤ 3 anos de uso)

RSECE- Energia e QAI

Novos após 1ª AE (>3 anos de uso)


Existentes


Equipamentos e Sistemas de Climatização com P ≥ 25 kW

Novos

RSECE

Existentes

RSECE

Edifícios como centros comerciais, hipermercados e piscinas aquecidas cobertas, com uma

área útil superior a 500m2, são igualmente considerados GES, independentemente de dispor

ou não de sistema de climatização.

Para os edifícios grandes de serviços existentes, o processo de certificação implica uma

auditoria energética e à qualidade do ar interior (QAI).


Bruno Almeida 8

2.3. Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

O RCCTE é o regulamento que estabelece as regras a observar no projecto de todos os

edifícios de habitação e dos edifícios de serviços sem sistemas de climatização.

O método proposto pressupõe uma análise do comportamento do edifício face aos consumos

inerentes à sua utilização, nomeadamente de aquecimento, arrefecimento e de AQS. Factor

esse, que é caracterizado consoante um conjunto de índices e parâmetros, tal como o das

necessidades anuais de energia útil para aquecimento (Nic), o das necessidades nominais

anuais de energia útil para arrefecimento (Nvc), as necessidades nominais anuais de energia

para produção de águas quente sanitárias (Nac), e as necessidades globais de energia primária

(Ntc). A quantificação destes é efectuada com base num conjunto de parâmetros

complementares, entre os quais se enumeram os coeficientes de transmissão térmica

superficiais (U) e lineares (ψ) dos elementos da envolvente, a inércia térmica do edifício ou

fracção autónoma, factor solar dos envidraçados, taxa de renovação do ar e o zoneamento

climático do edifício. Não obstante, para garantir a qualidade do ar interior e conforto térmico,

e produção de água quente sanitária são também utilizados valores de referência. Segundo o

artigo 14.º do RCCTE, o valor de referência de temperatura do ar ambiente interior é de 20ºC

para a estação de aquecimento. Para a estação de arrefecimento os valores de referência para

garantir boas características termo-higrométricas do ar no interior são de 25ºC e uma

humidade relativa de 50%. Relativamente à qualidade do ar interior, o regulamento fixa um

valor mínimo de 0,6 renovações por hora. Por fim, relativamente à produção de AQS, o

consumo de referência é de 40 litros de água quente a 60ºC por habitante e por dia.

Nos certificados abrangidos pelo RCCTE, a classe energética do edifício é obtida a partir da

razão entre as Ntc e o valor limite máximo regulamentar para as necessidades globais de

energia primária para climatização e águas quentes. O Nt difere de edifício para edifício, uma

vez que este parâmetro é calculado com base no factor de forma1e dos graus-dia

2 do edifício.

1 Factor de Forma é o quociente entre o somatório das áreas da envolvente exterior e interior do edifício ou

fracção autónoma com exigências térmicas e o respectivo volume interior correspondente. 2 Graus-dias de aquecimento de base 20ºC, é um número que caracteriza a severidade de um clima durante a

estação de aquecimento e que é igual ao somatório das diferenças positivas registadas entre uma dada

temperatura de base (20°C) e a temperatura do ar exterior durante a estação de aquecimento.


Bruno Almeida 9

Figura 2.1: Classificação Energética

Para emitir a DCR de um projeto de edificação ou para se proceder à certificação de um

edifício é necessário efectuar a recolha de informação de todos os parâmetros relacionados

com o edifício.

Nesta fase, o perito qualificado deve recorrer sempre à informação que melhor reflicta a

realidade de construção, equipamentos utilizados e sistemas instalados. No entanto, tal

informação deverá encontrar-se devidamente suportada por evidências recolhidas e

verificadas pelo próprio, tal como catálogos de equipamentos e soluções instaladas, relatórios

fotográficos, projecto de arquitectura, entre outros.

Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado

Bruno Almeida 10

Capítulo 3. AQUECIMENTO, VENTILAÇÃO E AR CONDICIONADO

3.1. Introdução

Com o objectivo de garantir o conforto térmico e QAI no interior dos edifícios, naturalmente

são instalados, embora na sua maioria em GES, sistemas de AVAC. No entanto, com a

entrada em vigor do SCE, a implementação destes sistemas deve obedecer a um conjunto de

requisitos impostos pelo RSECE que visam estabelecer condições mínimas para a obtenção de

um conforto térmico e QAI, com a maior eficiência possível. Assim sendo, deve existir

imediatamente na fase de projecto a preocupação em garantir o cumprimento desses requisitos

e a concepção de um sistema o mais eficiente possível, dentro das possibilidades do projecto.

Deste modo, pode-se facilmente ter uma percepção da influência que os regulamentos

atingem nos projectos de AVAC. De seguida serão apresentados numa perspectiva geral os

principais tipos de sistemas de AVAC.

3.2. Tipos de sistemas

Actualmente, com o aumento progressivo de novas soluções para climatização no mercado,

existem várias formas de caracterizar os sistemas, e por vezes a classificação de um sistema

pode-se tornar uma tarefa algo complexa devido ao conjunto de parâmetros existentes nos

novos sistemas de climatização. No entanto, neste contexto serão apresentados os dois tipos

de classificação que são mais utilizados e que no entender do estagiário parecem ser mais

pertinentes.

Entre os tipos de caracterização dos sistemas de climatização, encontram-se a classificação

tendo em conta a área servida pelos sistemas e tendo em conta o tipo de fluido térmico

existente.


Bruno Almeida 11

3.2.1. Classificação dos sistemas

Em função da área servida pelos sistemas

Segundo a área servida pelos sistemas de climatização, os sistemas podem ser classificados

por sistemas centralizados ou sistemas individuais.

Entende-se por um sistema centralizado, um sistema que serve a totalidade, ou pelo menos,

uma grande parte do edifício. Neste tipo de sistemas existe um elemento produtor, que se

encontra normalmente instalado numa área técnica do edifício, no qual apenas os técnicos

responsáveis pela manutenção têm acesso, e a climatização dos espaços é assegurada a partir

de um circuito primário que transporta o fluido térmico desde o equipamento até aos espaços

a climatizar.

Por sua vez, um sistema individual é um sistema que serve apenas um espaço do edifício, ou

seja, um sistema no qual o sistema produtor normalmente não se encontra instalado em áreas

técnicas, mas em áreas mais próximas dos espaços a climatizar, onde seja possível a sua

instalação. Os sistemas do tipo Split3, são sistemas que normalmente são considerados do tipo

individual.

Este tipo de classificação torna-se importante no que toca ao cumprimento de requisitos

impostos pelo RSECE. Segundo o artigo 14.º do Capitulo V, "O recurso a unidades

individuais de climatização para aquecimento ou arrefecimento em edifícios de serviços

licenciados posteriormente à data da entrada em vigor do Decreto-Lei nº 118/98, de 7 de

Maio, ou em cada uma das suas fracções autónomas, só é permitido nos espaços que

apresentem cargas térmicas ou condições interiores especiais em relação às que se verificam

na generalidade dos demais espaços da fracção autónoma ou edifício, ou não ultrapassarem 12

kW de potência instalada de ar condicionado por edifício ou fracção autónoma, ou quando

houver dificuldades técnicas ou impedimentos fortes de outra qualquer natureza devidamente

justificados e aceites pela entidade licenciadora."

3 Denomina-se comercialmente por unidades do tipo Split, as unidades individuais de ar condicionado. A

tradução da palavra da Língua Inglesa, Split, significa divisão, pelo que remete para um sistema adequado para

uma divisão.


Bruno Almeida 12

Em função do fluido térmico

Sistemas "Tudo-Ar"

Nos sistemas do tipo "tudo ar", o ar é acondicionado e filtrado numa unidade de tratamento de

ar, e o mesmo é transportado por intermédio de redes de condutas até aos espaços a

climatizar. A este tipo de instalações estão normalmente associadas condutas de grandes

dimensões, uma vez que o transporte do ar é realizado a baixas velocidades. Pelo que este

aspecto exige alguma compatibilidade por parte da especialidade de Arquitectura que deverá

prever a existência de "courettes", e tectos falsos.

Estes sistemas encontram-se subdivididos por sistemas de conduta simples e sistemas de

dupla conduta. Os sistemas de dupla conduta são sistemas constituídos por duas condutas,

onde uma é responsável pelo transporte do fluido "frio" e a outra responsável pelo fluido

"quente" que posteriormente são misturados numa caixa de mistura para obter as condições

desejadas e os do conduta simples, onde o ar é transportado nas condições desejas por uma

única conduta. No entanto, os sistemas de dupla conduta, devido ao grande volume que

ocupam e elevado custo, não são muito utilizados.

Os sistemas de conduta simples mais utilizados são os sistemas VAC e os VAV.

Relativamente ao primeiro, o caudal de ar insuflado é constante, e a alteração das condições

de insuflação do ar apenas se consegue a partir de uma variação da temperatura. Nestes casos,

o controlo é efectuado directamente sobre a potência das baterias da unidade de tratamento de

ar (UTA), que varia conforme a variação da carga térmica dos espaços. Por sua vez, nos

sistemas de VAV a temperatura de insuflação é constante, variando apenas o caudal de ar de

forma a garantir a remoção das cargas térmicas dos espaços. Nestes casos, o controlo é

efectuado directamente sobre os ventiladores de insuflação.

Uma instalação de VAC, pode ser ainda classificada por sistema com uma só zona ou sistema

com várias zonas. Num sistema de uma só zona, o ar distribuído para os espaços a climatizar

não sofrerá nenhuma alteração de condições até entrar no espaço, pelo que em todos os

espaços será insuflado ar com as mesmas características.

Este tipo de instalações é adequado para edifícios onde não se verifique grande variação de

cargas térmicas, uma vez que não permite o controlo de temperatura individual em cada

divisão.


Bruno Almeida 13

Uma vez que, normalmente as cargas térmicas num edifício não variam de forma semelhante

durante todo o ano, existe a possibilidade de instalar uma UTA para cada uma das zonas com

condições diferentes. Deste modo, passamos a ter um sistema de VAC com várias zonas.

Apesar de não ser uma solução que permita um controlo individual das condições interiores

em cada divisão, permite um controlo de temperatura em cada um das zonas climatizadas.

Uma instalação deste género poderá apresentar-se como uma solução efectiva para um

edifício com fachadas com orientações opostas, onde seria de esperar a instalação de uma

UTA para a zona que correspondesse a uma orientação e a instalação de outra UTA para a

zona que correspondesse à orientação oposta.

Não obstante, no caso de não existir grandes flutuações de cargas térmicas, a utilização de

baterias de reaquecimento terminal poderá ser uma alternativa viável.

Associados a estes sistemas existe naturalmente um sistema de extracção. Apesar de este tipo

de sistemas ser o mais utilizado, apresenta-se como uma solução com grandes consumos de

ventilação, pelo que começa a surgir a tendência na diminuição de instalações com este tipo

de sistema.

Na figura 3.1, encontra-se representado o diagrama esquemático de um sistema de VAC, com

a opção de baterias de reaquecimento terminal.

Figura 3.1: Diagrama esquemático de uma instalação VAC. HAP4.51/Carrier


Bruno Almeida 14

Como referido anteriormente, numa instalação de VAV, a temperatura de insuflação é

constante, sendo desta maneira, o caudal de ar o parâmetro que sofre ajustes consoante a

variação da carga térmica. De modo a garantir uma compensação da carga térmica local, o

controlo do caudal é efectuado a partir de registos terminais que em função da temperatura do

espaço regulam o caudal insuflado no espaço. Para evitar variações de pressão indesejáveis é

imperativo que o sistema de extracção siga a modulação do sistema de insuflação. Este tipo de

sistema apresenta a vantagem de obter menores consumos de ventilação relativamente ao

anterior, uma vez que o mesmo tem a capacidade de diminuir o caudal com a diminuição das

cargas térmicas, no entanto, este apresenta algumas limitações quando as cargas térmicas são

muito reduzidas, porque o sistema deve assegurar um caudal mínimo de insuflação.

É importante referir que este tipo de sistema está associado normalmente a instalações com

"tudo ar novo". Uma vez que, para cargas térmicas muitos baixas o sistema de controlo actua

no sentido de diminuir o caudal insuflado, a taxa de ar novo insuflado nos espaços diminui

também. No entanto, o sistema deverá garantir os caudais mínimos de ar novo impostos pelo

RSECE, e muitas vezes para regimes de cargas térmicas muito baixas o sistemas não

conseguem garantir esse caudal. Deste modo, é mais frequente a instalação destes sistemas

recorrendo a unidades de tratamento de ar novo, no entanto, para evitar a perda total de

energia associada ao ar rejeitado, as unidades de tratamento de ar novo (UTAN's) são

normalmente providas de recuperação de calor, ou é instalado exteriormente um recuperador

de calor.

Este sistema tem como principais vantagens um baixo custo de funcionamento relativamente

aos sistemas de VAC, uma vez que os caudais de ar se ajustam à variação de cargas térmicas e

um controlo de temperatura ambiente localizado, mesmo que com limitações. Contudo, essa

maior capacidade de modelação face às solicitações obriga à concepção de um sistema de

maior complexidade, e com maior número de elementos de controlo, o que reporta para

maiores custos iniciais, e maiores custos e rigor de manutenção.

Na figura 3.2, encontra-se representado o diagrama esquemático de um sistema de VAV, com

várias opcionais.


Bruno Almeida 15

Figura 3.2: Diagrama esquemático de uma instalação de VAC. HAP4.51/Carrier

Sistemas "Tudo-Água"

Nos sistemas do tipo "tudo-água", a energia utilizada para compensar as cargas térmicas é

transportada a partir de água aquecida, no caso do aquecimento, e por água arrefecida no caso

do arrefecimento. Neste caso, a energia é dissipada por equipamentos existentes em cada

local, seleccionados com as potências térmicas de acordo com as cargas térmicas previstas

para cada local a ser climatizado. Os equipamentos terminais podem ser de natureza

convectiva, radiativa, ou mistos.

As concepções mais usuais de transporte de energia são nomeadamente, os sistemas com dois

tubos, e sistemas com quatro tubos. O primeiro sistema permite apenas a circulação de água

quente, ou água arrefecida, pelo que um sistema de climatização com este tipo de sistema de

transporte apenas poderá realizar aquecimento, ou arrefecimento. Por sua vez, o segundo

sistema, permite a circulação de água arrefecida e água aquecida em simultâneo, pelo que

permite ao sistema de climatização associado o aquecimento e arrefecimento em simultâneo.

No local, a climatização é realizada por intermédio de um equipamentos terminais a partir da

circulação de ar que pode ser natural, ou forçada.


Bruno Almeida 16

Uma das grandes vantagens deste tipo de sistemas é efectivamente a possibilidade de controlo

individual. Para este tipo de situações o equipamento terminal é seleccionado de acordo com a

carga térmica do local, o que possibilita a instalação de um equipamento que possui

características adequadas para espaço em questão, e além dessa característica ainda permite

uma regulação conforme as variações de carga térmica.

Sistemas "Ar-Água"

Em sistemas do tipo "Ar-Água", os dois fluidos são utilizados como fluidos térmicos. Como

exemplo de um sistema deste tipo, pode ser apresentada uma solução de climatização e

ventilação, onde é preconizado um sistema de climatização do tipo "Tudo-Água", e um

sistema de ventilação com tratamento de ar, onde o ar é apenas tratado com o intuito de ser

insuflado a uma temperatura e humidade, denominadas como neutras 4. Não obstante, sendo

ambos sistemas servidos pelo mesmo elemento produtor de calor ou frio. Este sistema, é no

fundo um sistema combinado dos sistemas "tudo-ar" e "tudo-água", mas alimentados pela

mesma fonte de energia. Todavia existem inúmeras concepções possíveis deste tipo de

sistemas.

Sistemas de Expansão Directa

Os sistemas de expansão directa, são sistemas no qual a climatização se efectua a partir da

expansão directa do fluido térmico, que neste tipo de sistemas se trata de fluido frigorigéneo.

Neste tipo de equipamentos a unidade interior absorve ou rejeita calor para o espaço a

climatizar.

Como se trata de um sistema onde existe manipulação de fluido frigorigéneo, isto é, um fluido

tóxico e em grande parte, altamente poluente, as instalações deste tipo devem garantir todas a

condições de segurança e protecção ambiental. A norma EN 378-1 define os requisitos de

segurança e protecção ambiental relativamente a sistemas frigoríficos e bombas de calor.

4 Entende-se como ar com temperatura e humidades neutras, ar que é insuflado em condições de temperatura e

humidade de referência para conforto térmico. A insuflação de ar neste caso não terá o propósito de climatizar

um espaço, mas apenas ventilar sem que para o efeito sejam adicionadas quaisquer cargas térmicas ao local.

Segundo o RCCTE, os valores de referência para o ar ambiente são nomeadamente, 20ºC para a estação de

aquecimento e de 25ºC e 50% de humidade relativa para a estação de arrefecimento.


Bruno Almeida 17

A este tipo de sistemas estão associados equipamentos como splits, multi-splits, VRV's,

rooftop, entre outros, não obstante, serão apenas abordados os equipamentos mais presentes

no âmbito das tarefas do estagiário.

Em edifícios residenciais, cada vez se verifica ser mais comum a instalação de sistemas

individuais do tipo split ou multi-split. A fiabilidade, eficiência, e baixo custo inicial deste

tipo de sistemas torna estes equipamentos bastante atractivos do ponto de vista do consumidor

a nível residencial. A maioria dos sistemas do tipo split é do tipo reversível, pelo que é um

equipamento que tem a capacidade de funcionar para aquecimento e arrefecimento ambiente.

Os sistemas do tipo split, são sistemas que possuem uma unidade exterior a alimentar apenas

uma única unidade interior. Por sua vez, os sistemas do tipo multi-split, possuem uma

máquina exterior com capacidade de alimentar várias máquinas, apresentando no entanto,

sempre alguma limitação, uma vez que na maior parte dos casos, os sistemas permitem a

ligação a um máximo de cinco máquinas interiores.

Figura 3.3: Conjunto de unidade interior e exterior de Ar Condicionado. Daikin Emura

Em edifícios de serviços, os sistemas de expansão directa mais usuais, são os sistemas de

volume de refrigerante variável, denominados de forma abreviada por sistemas VRV.

Ao contrário dos sistemas multi-split, estes permitem a ligação a muitas máquinas interiores,

pelo que permitem a climatização centralizada de um grande edifício, por inteiro.

O princípio de funcionamento dos sistemas VRV é semelhante aos sistemas individuais e do

tipo multi-split com a vantagem de poder realizar o aquecimento e o arrefecimento em

simultâneo se necessário. Contudo, para o efeito será necessário adoptar uma configuração de

três tubos, ao invés de dois tubos, que é a configuração adoptada normalmente.

Comparativamente aos sistemas a água, estes sistemas apresentam-se como sistemas de

grande eficiência, fácil instalação, manutenção reduzida, e permitem um controlo individual

da temperatura ambiente. No entanto, não são tão versáteis, no que trata a alterações.


Bruno Almeida 18

Figura 3.4: Diagrama esquemático de sistema VRC. Daikin

3.2.2. Equipamentos terminais

Unidades Terminais de Água

Actualmente existem imensos tipos de equipamentos terminais no mercado para este tipo de

sistemas, no entanto em edifícios residenciais, os equipamentos mais comuns são os

emissores de alumínio, chapa de aço ou ferro fundido. Comercialmente designados por

radiadores, estes surgem como sendo equipamentos pouco dispendiosos e de fácil instalação e

regulação. A regulação é realizada por intermédio de uma válvula de regulação que pode ser,

ou não, termostática. No entanto o seu funcionamento é restrito ao aquecimento, com

temperaturas da água na ordem dos 80/90 ºC. Este facto limita a sua utilização associada a

fontes térmicas com potências mais altas, e com capacidade de aquecer água a temperaturas

altas, tal como caldeiras. De qualquer modo, é possível associar este tipo de equipamentos a

fontes de calor do tipo bomba de calor de baixa temperatura, associadas a temperaturas da

água na ordem dos 45ºC, mas esses casos implicam equipamentos com dimensões bastante

maiores.

Na figura 3.5, encontram-se representados emissores em chapa de aço, e em alumínio.

Figura 3.5: Emissores em chapa de aço (à esquerda) e de alumínio ( direita). BaxiRoca


Bruno Almeida 19

Por sua vez em edifícios comerciais ou de serviços, com este tipo de sistemas é mais usual a

utilização de ventiloconvectores. Este tipo de equipamentos apresenta algumas vantagens

relativamente aos anteriores, entre as quais a possibilidade de funcionar em aquecimento e

arrefecimento, cujas temperaturas funcionamento são em modo geral, nomeadamente de 45ºC

para modo de aquecimento, e de 7ºC para modo de arrefecimento.

Figura 3.6: Ventiloconvectores. Modelo de chão à esquerda e modelo de tecto à direita. Daikin

Tal, como os equipamentos anteriores, existem inúmeros formatos e modelos, mas estes estão

divididos basicamente em modelos de chão e modelos de tecto. Naturalmente são

equipamentos um pouco mais dispendiosos, pela maior complexidade, mas apresentam

igualmente uma instalação relativamente simples.

A regulação deste equipamento do lado da água é efectuada normalmente por intermédio de

válvulas de duas ou três vias que são comandadas por intermédio de termóstato ambiente.

Todavia, os ventiloconvectores são providos de comando para controlo do ventilador,

geralmente até três velocidades.

Na figura 3.7, é possível visualizar um esquema de um equipamento terminal do tipo ventilo-

convector, com controlo regulado a partir de termóstato aplicado em parede.

Figura 3.7: Diagrama esquemático de instalação de um ventiloconvector. HAP4.51/Carrier


Bruno Almeida 20

Além dos equipamentos terminais apresentados anteriormente, nomeadamente, os emissores e

os ventiloconvectores, existem também disponíveis no mercado uma grande quantidade de

soluções para os sistemas de água. Entre outros, surgem equipamentos como

injectoconvectores, vigas arrefecidas, sistemas de pavimento radiante, tecto arrefecido e

paredes radiantes. No entanto, estes não serão descritos em tanto pormenor, uma vez que, no

seio das actividades do estagiário, não se apresentaram equipamentos tão comuns como os

apresentados anteriormente.

Unidades Terminais de ar

À semelhança das unidades terminais de água existem imensos modelos e tipos de unidades

terminais de ar.

Estes equipamentos têm a função de garantir a difusão do ar quando este entra no espaço ao

qual é destinado. Todavia, existe um conjunto de parâmetros que deverão ser controlados para

garantir o conforto dos ocupantes no espaço, entre os quais o nível de ruído, a velocidade do

ar no volume de controlo do espaço e as temperaturas do ar a insuflar.

Além da função que desempenham, estes equipamentos possuem um aspecto visual bastante

atractivo que pode conjugado consoante a arquitectura de cada edifício.

Tendo em conta a preocupação crescente na redução dos consumos energéticos associados

aos sistemas de AVAC, importa preconizar soluções com uma alta eficiência da ventilação. A

eficiência da ventilação define-se como a razão entre o caudal de ar novo que efectivamente

chega à zona ocupada e o caudal de ar novo insuflado no mesmo. Quanto maior for a

eficiência da ventilação, menor será a necessidade de agravar os valores do caudal de ar novo

a insuflar, para garantir os caudais mínimos de ar novo insuflado impostos pelo RSECE, o que

resulta num consumo menor de energia por parte dos ventiladores.

Além da preocupação a nível energético, o regulamento impõe um valor máximo de 0,2m/s

para a velocidade do ar no interior da zona ocupada de um espaço. Segundo a norma

EN13779, a zona ocupada encontra-se definida de acordo com o representado na figura 3.8.


Bruno Almeida 21

Figura 3.8: Definição de Zona Ocupada segundo a EN13779

Uma boa estratégia de difusão do ar conduz a estratificação e velocidades do ar e adequadas,

pelo que apenas uma correcta selecção de um difusor possibilita a insuflação do caudal de ar

sem qualquer ruído nem velocidades do ar que possam ser incómodos para os ocupantes.

A insuflação do ar tratado no espaço ambiente pode ser feita de acordo com duas estratégias, a

difusão por mistura e a difusão por deslocamento. Na primeira o ar novo é misturado com o ar

existente na sala arrastando desta forma o ar ambiente e todas as partículas em suspensão,

acabando por ser extraído. Esta apresenta a vantagem de garantir uma taxa de poluentes e uma

temperatura homogéneas em todo o espaço. Por sua vez, na segunda o ar novo é insuflado a

nível do pavimento a uma velocidade baixa de modo a não se misturar com o ar ambiente, o

que forma uma zona de ar fresco junto ao solo em todo o espaço. Á medida que o ar vai

aquecendo toda a superfície de ar sobe e arrasta todas as partículas poluentes, acabando estas

por extraídas. Esta estratégia tem a vantagem de manter a zona ocupada constantemente com

baixo teor de poluentes, contudo, o método apenas funciona para regimes de arrefecimento,

uma vez que em regimes de aquecimento o ar teria a tendência de subir directamente para a

zona de extracção. Por outro lado, o segundo método não permite uma boa estratificação da

temperatura no espaço.

A selecção deste tipo de equipamentos é normalmente realizada através de manuais de

selecção disponibilizados pelos fabricantes. Consoante o tipo de utilização e do tipo de espaço

são seleccionados os equipamentos terminais capazes de realizar uma insuflação do ar com a


Bruno Almeida 22

maior eficiência possível, garantindo os níveis adequados de ruído e velocidade do ar. Na

figura 3.9, encontram-se ilustrados dois tipos de unidades terminais de difusão.

Figura 3.9: Difusor rotacional e grelha de insuflação

Actividades Realizadas

Bruno Almeida 23

Capítulo 4. ACTIVIDADES REALIZADAS

4.1. Introdução

Neste capítulo, é realizada uma descrição das actividades realizadas pelo estagiário, entre as

quais, surgem trabalhos no âmbito de climatização em edifícios de habitação, sistemas de

energia solar térmica, certificação energética de edifícios, AVAC e orçamentação. Como já

foi referido no Capitulo 1, dado ao mercado onde se insere a empresa, houve uma grande

diversidade de tarefas. No entanto, nem todas as tarefas tiveram o mesmo grau de intervenção

nem a mesma regularidade de execução. Desta forma, a divisão e subdivisão de capítulos, e

subcapítulos, respectivamente apresentados, encontra-se relacionada directamente com o

relevo e o peso que as várias actividades tiveram durante o período de estágio curricular.

O período de estágio teve início com actividades de baixa responsabilidade, e portanto, apenas

com carácter introdutório aos procedimentos da empresa. Na altura, encontrava-se em fase de

planeamento a execução de um conjunto de obras de solar térmico para Instituições Privadas

de Solidariedade Social. Tratava-se de obras que resultaram da candidatura ao programa do

governo de energia solar térmica de 2010. Neste âmbito, surgiu assim, a primeira tarefa, que

consistiu na análise de soluções preconizadas para os sistemas, com intuito de verificação,

complemento das listas de material, ou realização de listas de material para execução das

obras. À medida que foram surgindo pedidos para cotação para sistemas de aquecimento

central no âmbito residencial, começaram a surgir tarefas de dimensionamento dos sistemas e

elaboração de medições. Devido ao carácter introdutório da tarefa, a sua orçamentação ficaria

ainda a encargo do orientador de estágio. Contudo, ao fim de um determinado período de

tempo, o mesmo viria a ser progressivamente mais integrado, até que passou a ser incluído de

forma total nesta actividade.

Assim sendo, o dimensionamento e estudo de viabilidade de sistemas de climatização e AQS,

para residências e respectiva orçamentação tornou-se a principal actividade ao longo de todo o

estágio. Este foi o tipo de actividade corrente, que se realizaram todos dias, e chegou a incluir

todas as vertentes da empresa, inclusivamente o orçamento de sistemas solares fotovoltaicos.

Todavia, como não se verificou uma aquisição de conhecimentos substancial relativamente ao

dimensionamento de sistemas de microgeração, estes não se encontram referenciados no

presente documento. No subcapítulo 4.2, encontra-se descrita uma actividade concreta


Bruno Almeida 24

relacionada com o dimensionamento e estudos de viabilidade económica para pequenos

sistemas de climatização.

Como apoio ao departamento de certificação energética, foram realizadas algumas saídas

pontuais para realizar levantamentos dimensionais e descritivos de edifícios residenciais. Este

conjunto de serviços foi realizado num período que corresponde à primeira metade do período

de estágio, apresentando-se como uma actividade pontual e restrita a esse período de tempo.

No subcapítulo 4.3, é realizada uma descrição da actividade relacionada com a certificação

energética.

Com abertura dos concursos para candidaturas a incentivos do QREN, surgiu uma

oportunidade para as pequenas e médias empresas requalificarem as suas instalações com o

apoio de incentivos provenientes do fundo social europeu. Nesse sentido, a empresa realizou

os diagnósticos energéticos para um conjunto de entidades que procederam à respectiva

candidatura.

No âmbito destes programas, foram realizadas tarefas como a análise da facturação energética

dos edifícios, levantamento dimensional e caracterização das envolventes. Contudo a maioria

das acções realizadas nesta actividade foram igualmente realizadas nas actividades de

projecto, com a excepção da análise de facturação energética, pelo que a aquisição de

conhecimentos relacionadas com esta tarefa não demonstrou acrescentar grande valor

relativamente às restantes actividades já descritas. Por este motivo, a descrição desta

actividade não será realizada no presente documento.

À semelhança do sucedido na actividade de apoio à certificação energética, surgiu na segunda

metade do período de estágio, uma actividade de projecto para grandes edifícios.

Apresentando-se como uma actividade pontual foram prestadas colaborações em vários

processos, e foi elaborado um projecto de AVAC para um edifício destinado a servir como

Lar Residencial. O capítulo 4.4, descreve todas as actividades relacionadas com área de

projecto.


Bruno Almeida 25

4.2. Orçamentação

A realização de estudos orçamentais, apresenta-se como a actividade realizada pelo aluno, ao

qual foi dedicada mais horas de trabalho.

Como referido no subcapítulo 4.1, inicialmente, a actividade residia na realização de

medições e dimensionamento de sistemas de climatização. Numa fase posterior, o autor foi

sendo gradualmente integrado na actividade de orçamentação.

A orçamentação é uma actividade com elevado grau de importância para todo o tipo de

serviços. Esta permite informar o potencial cliente, do custo de venda de determinado serviço

ou artigo de determinada empresa, indivíduo, ou organização. Deste modo, o cliente obtém

uma informação relativamente ao serviço prestado, e pode consoante as suas pretensões

compará-las com outros potenciais prestadores de serviços ou vendedores de artigos. Um

mercado cada vez mais competitivo, leva a que o papel dos estudos orçamentais tenha cada

vez mais importância.

Existem muitas abordagens possíveis a esta temática, no entanto, no presente documento, será

apresentada uma abordagem adaptada ao mercado e ao tipo de negócio em que se insere a

empresa.

Sendo a empresa Enernatura, uma empresa instaladora, apresenta-se como uma empresa

prestadora de serviços. Assim sendo, fazer uma previsão dos custos de uma obra, o mais

aproximadamente possível do custo real efectivo, reporta vários benefícios, entre os quais, o

aumento da margem de lucro, e uma maior competitividade relativamente aos concorrentes

mais directos, assim como uma maior flexibilidade a nível negocial de propostas realizadas.

A actividade de orçamentação neste caso, pressupõe quantificar todos os custos inerentes à

execução de uma obra, do material, de deslocações, entre outros.

Durante o presente estágio, houve a necessidade de realizar tarefas de nível orçamental, em

vários sistemas, desde pequenos sistemas de climatização, sistemas de aquecimento de águas

sanitárias, sistemas fotovoltaicos, entre outros. Contudo, não faz parte do presente documento

nenhuma informação relativamente à vertente de microgeração, uma vez que, o contacto com

este tipo de sistemas ainda não até ao momento suficiente para possibilitar a aquisição de

conhecimentos no sentido de poder ser realizada uma descrição com sentido crítico por parte

do estagiário.


Bruno Almeida 26

Nestes casos em particular foram fornecidas listas de material, a partir do qual foram

solicitadas aos fornecedores cotações de material.

As actividades de carácter orçamental tivera iniciaram com a solicitação de propostas para

instalação ou fornecimento de um determinado tipo de sistemas.

Após a entrada de cada processo, foram analisados de forma pormenorizada, e caso não se

verificasse a necessidade de solicitar informação para a realização de uma proposta, os

mesmos passariam a ser classificados consoante o grau de prioridade.

Desta forma, todos os processos foram registados e foram executados conforme a prioridade

estabelecida.

Uma estimativa orçamental de determinado sistema, pressupõe o dimensionamento e a

selecção de equipamentos, tarefas que se encontram descritas posteriormente no presente

documento, nomeadamente no subcapítulo 4.3, e 4.6. Dado ao mercado para o qual se

encontram direccionadas estas actividades, o tempo de resposta pode determinar a

adjudicação de um processo, uma vez que na maior parte dos casos os requerentes solicitam

cotações a várias empresas. Por outro lado, em edifícios em construção é necessário em

alguns casos trabalhar em colaboração com outras especialidades da obra, e

consequentemente compatibilizar os tempos de actuação, pelo que um tempo de resposta

demasiado longo pode ditar a adjudicação de uma proposta a outra empresa.

Assim sendo, consoante o grau de dificuldade que envolvia cada processo, houve uma procura

incessante por responder de uma forma breve e concisa. Para tal, foi necessário agilizar

processos, e criar uma documentação padrão para a realização de orçamentos, como é o

exemplo de folhas de cálculo com todo o material normalmente usado em cada sistema,

devidamente classificado de acordo com a sua função, e de folhas de cálculo rápido para

dimensionamento dos sistemas, conforme o exemplo demonstrado na figura 4.1.

Após o dimensionamento dos sistemas e selecção dos equipamentos a utilizar, são realizadas

as medições e cotação dos materiais e acessórios, incluindo os custos complementares de

transporte.

Ao custo do material, são adicionados os restantes custos relacionados com todo o serviço

prestado, nomeadamente o trabalho de engenharia, o trabalho dos instaladores, trabalhos de

construção civil, transportes, instalação e arranque dos sistemas preconizados, trabalhos

comerciais e por fim a margem comercial da empresa.


Bruno Almeida 27

Todas as tarefas desenvolvidas neste âmbito implicaram uma pesquisa constante, tanto dos

produtos como das soluções existentes no mercado. Para isso foram realizadas várias reuniões

com fornecedores com o intuito de adquirir informação relativamente aos produtos, ao seu

princípio e regime de funcionamento, e formas de aplicação. Este tipo de informação é

essencial para realizar um bom dimensionamento dos sistemas e disponibilizada normalmente

em catálogos, tabelas de preços, fichas técnicas, manuais, entre outros.

Figura 4.1: Folha de cálculo para dimensionamento de radiadores

A actividade de orçamentação veio deste modo proporcionar contacto directo com

fornecedores que no âmbito da tarefa, permitiu a aquisição de informação relativamente à

vertente económica de todos os processos, assim como preços praticados no mercado tanto

para materiais como para serviços prestados, custos de transporte, modos de fornecimentos e

modos pagamento no acto de encomendas.


Bruno Almeida 28

4.3. Análise Técnico-Económica entre sistemas de Climatização

A actividade que se segue representa um conjunto de tarefas correntes que surgem de um

modo bastante frequente e em paralelo com a tarefa de orçamentação. Esta consiste no

dimensionamento e na selecção de pequena dimensão, para moradias, ou pequenos edifícios.

Desta forma, e com intuito de acrescentar suporte técnico às propostas realizadas foram

efectuados estudos de viabilidade económica, estudos de comparação entre sistemas, e foram

realizados documentos com especificações dos equipamentos para acompanhar os orçamentos

entregues aos clientes.

Neste tipo de atividades, não é em alguns casos efetuado um dimensionamento rigoroso como

é feito em outras actividades, tal como em projecto, e em obras de maior complexidade.

Devido à baixa complexidade, e dimensão dos sistemas, já existem muitos sistemas

normalizados, que muitas vezes são inclusivamente fornecidos pelos fornecedores. Pelo que,

muitas vezes, o tempo dispendido para realizar um dimensionamento completo em toda

amplitude da obra, acarreta custos, que podem colocar em risco a competitividade das

propostas realizadas. Assim sendo, em certos casos, algumas decisões foram tomadas tendo

por base a experiência adquirida com o dimensionamento realizado noutros processos e

também pela experiência transmitida pelos instaladores com participação activa nas obras.

Devido ao facto de se tratar de obras com uma dimensão bastante menor é possível ter um

acompanhamento mais próximo do cliente final, e proceder a alterações pontuais de modo a ir

ao encontro da total satisfação do mesmo.

Embora este tipo de actividade tenha estado relacionada, na sua grande maioria, com edifícios

existentes de habitação, também foram preconizadas algumas soluções para edifícios novos.

Para este tipo de edifícios, além do levantamento de informação das envolventes e dos

equipamentos, foram solicitados outros documentos, nomeadamente, a declaração de

conformidade regulamentar (DCR) e projeto de comportamento térmico. Estes documentos

assumem uma grande importância, uma vez que especificam ou não, um tipo de sistema de

climatização. Pelo que existe a necessidade de preconizar um sistema de climatização que

contribua de forma superior, ou igual, para a classe energética prevista para o edifício. Assim

sendo, não existe uma liberdade total para preconizar uma solução, uma vez que o RCCTE

impõe que seja preconizado um sistema de climatização que prejudique a classe energética


Bruno Almeida 29

prevista para edifício. O não cumprimento desse requisito impossibilita o cliente de receber a

licença de habitação.

4.3.1. Estudo comparativo entre caldeiras

No capítulo que se segue, é apresentada uma actividade que surgiu no âmbito do tema

referido, onde foi solicitada uma proposta para a instalação de um sistema de aquecimento

central e de aquecimento de águas sanitárias. Foi também pedido que a proposta fosse

acompanhada de um estudo comparativo entre uma solução com uma caldeira a gasóleo e

outra solução com uma caldeira a pellets.

Descrição do Edifício

A primeira tarefa consistiu no dimensionamento dos sistemas de climatização e do sistema

solar térmico. Desta forma, foi realizado o levantamento das envolventes do edifício.

O edifício que se segue, encontra-se localizado numa zona rural no concelho de Coimbra e é

constituído por três pisos, que se desenvolvem segundo o demonstrado na tabela 3.

Tabela 3: Constituição dos pisos da habitação

Designação dos pisos Designação dos espaços

Cave Garagem

Piso 0 Hall de Entrada, Instalações Sanitárias, Cozinha e Sala Comum

Piso 1 Circulação, Instalações Sanitárias e Quartos

Nas figuras 4.2 e 4.3 encontram-se ilustradas as vistas dos alçados e das plantas da moradia.

Figura 4.2: Vistas dos alçados principal (à esquerda) e lateral do edifício (à direita)


Bruno Almeida 30

Figura 4.3: Vistas de planta do piso 0 (à esquerda) e do piso 1 (à direita)

Cálculo das necessidades térmicas

Para realizar o cálculo das cargas térmicas do edifício foi utilizado o software Hourly

Analysis Program 4.51 da Carrier (HAP 4.51).

Para o efeito, tal como referido no ponto anterior, foi efectuado o levantamento de todas as

envolventes assim como calculados os coeficientes de transmissão térmica. Uma vez que,

para o presente edifício, não foram disponibilizadas todas as informações relativamente à

envolvente, foram adoptados os valores padrão dos coeficientes, das envolventes

envidraçadas e opacas, referidos no livro de Coeficientes de Transmissão Térmica de

Elementos da Envolvente dos Edifícios - ITE 50, do Laboratório Nacional de Engenharia

Civil (LNEC). No entanto, foram respeitados os valores de coeficientes máximos previstos

pelo RCCTE. Além do cálculo dos coeficientes de transmissão foram especificadas as

temperaturas interiores para cada espaço. Tendo em conta os diferentes tipos de utilização,

foram definidas temperaturas interiores para três tipos de espaço. Na tabela 4, encontram-se

especificadas as temperaturas interiores para os diversos tipos de espaço a climatizar.


Bruno Almeida 31

Tabela 4: Temperaturas interiores para os espaços da habitação

Designação Temperatura Interior (ºC)

Quartos e Salas 20

Instalações Sanitárias 24

Circulações 18

Os valores obtidos no cálculo das cargas térmicas são os apresentados na tabela 5.

Tabela 5: Cargas Térmicas da Habitação

Ref. Designação dos espaços Área (m2) Potência Aquecimento (W)

RCH.02 Hall de Entrada 10,4 1000,0

RCH.03 I.S. 6,3 900,0

RCH.04 Cozinha 23,7 1600,0

RCH.05 Sala Comum 31,8 1800,0

P1.08 Circulação 7,0 700,0

P1.09 I.S. 5,6 800,0

P1.10 Quarto 13,3 1000,0

P1.11 Quarto 15,3 1300,0

P1.12 Quarto Privativo 14,3 1300,0

P1.14 I.S. Privativa 4,9 500,0

Concepção do sistema de aquecimento central e de AQS

Sistema de aquecimento

Após o cálculo das cargas térmicas, foram dimensionados os radiadores de alumínio, cálculo

que foi efectuado por intermédio do catálogo do fabricante. Nesta fase a escolha dos

elementos de radiadores, teve em conta vários critérios, entre os quais, o aspecto visual, as

dimensões e a emissão calorífica. Desta forma, foram seleccionados os modelos e foi

calculado o número de elementos e o modelo de toalheiros necessários para suprir a carga

térmica de cada espaço. Na figura 4.4, encontra-se ilustrada a selecção dos radiadores e

toalheiros.


Bruno Almeida 32

Figura 4.4: Folha de cálculo dos radiadores de alumínio

Sistema de AQS

O dimensionamento do sistema de aquecimento de águas para uso sanitário, foi realizado

tendo por base a ocupação do edifício e os consumos indicados no artigo 14º do capítulo V do

RCCTE. Na tabela 6, encontram-se especificados os consumos diários previstos para o

edifício.

Tabela 6: Consumos diários de AQS

Nº de Pessoas 4

Consumo diário unitário de água a 60ºC 40 Litros

Consumo diário de água a 60ºC 160 Litros

Consoante os consumos diários calculados, foi preconizado para acumulação de águas

sanitárias um depósito com o volume de 200 litros. Por sua vez, para realizar o aquecimento

do volume de água previsto, foi idealizada a instalação de dois colectores solares com uma

área de aproximadamente 2 m2, perfazendo uma área total de 4 m

2.

Após a selecção dos equipamentos foi realizada uma simulação, por intermédio do software

Solterm 5.0, com a finalidade de verificar o desempenho do sistema solar térmico, conforme

se pode verificar na figura 4.5.

Te(ºC) 80

Modelo Dubal W (€) Ts(ºC) 60

Dubal 70 130,0 16,0 Ta(ºC) 20

Tm (ºC) 70

Modelo PT W (€) ΔTágua (ºC) 20

PT D-800-H1350mm 1057,9 125,0 ΔTrad-ar (ºC) 49

Modelo PT W (€)

PT B-500-H1350mm 696,9 98,0

Ref. m2

W W/m2

W/Elem. Nº Elem. Pot. Instalada (W)

RCH.02 10,4 1000,0 96,2 130 8 1040

RCH.03 6,3 900,0 144,0 1058 1 1058

RCH.04 23,7 1600,0 67,5 130 13 1691

RCH.05 31,8 1800,0 56,6 130 14 1821

P1.08 7,0 700,0 100,0 130 6 780

P1.09 5,6 800,0 142,9 1058 1 1058

P1.10 13,3 1000,0 75,5 130 8 1040

P1.11 15,3 1300,0 85,0 130 10 1300

P1.12 14,3 1300,0 91,2 130 10 1300

P1.14 4,9 500,0 102,0 697 1 697

132,5 10900,0 82,3 72 11786Total

HALL DE ENTRADA

I.S. PRIVATIVA

QUARTO PRIVATIVO

QUARTO

QUARTO

CIRCULAÇÃO

Radiadores de Elementos

Toalheiro 1 (x)

Toalheiro 2 (xx)

Tabela Resumo

Designação - Espaço

I.S.

Dimensionamento Radiadores

SALA COMUM

COZINHA

I.S.


Bruno Almeida 33

Figura 4.5: Desempenho do sistema solar térmico

Com a simulação do desempenho do sistema solar térmico foi possível verificar que com o

sistema preconizado se obteve uma fracção solar de 69,5%, pelo que indica que o sistema

solar consegue satisfazer quase 70% das necessidades globais do sistema ao longo de todo

ano.

Após o dimensionamento de ambos os sistemas foi possível realizar o esquema de princípio

de todo o sistema. Na figura 4.6, encontra-se a representação do esquema de princípio da

presente instalação, um sistema de aquecimento central por intermédio de radiadores com

uma caldeira e um sistema solar de aquecimento de águas sanitárias com o apoio de uma

caldeira.


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Figura 4.6: Esquema de princ�

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Climatização e Energias Renováveis...Departamento de Engenharia Mecânica Climatização e Energias Renováveis Relatório de estágio apresentado para a obtenção do grau de Mestre