Energia em edifícios - Autenticação · W/m2 Global -Dia 15 Global Mês Difusa -Dia 15 ... 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Horas do dia Radiação Solar Global - LISBOA 0 50 100 150

Gestão de energia: 2008/2009

Aula # T10

Energia em edifícios

Prof. Miguel Á[email protected]

Gestão de Energia

Consumo de energia em edifícios

O consumo de energia em edifícios já representa 38%

39%

28%

23%

10%

20 000

25 000Services

Domestic

Transportation

Industry (1)

Aula # T10: Energia em edifícios Slide 2 of 53

29%

33%

20%

18%

0

5 000

10 000

15 000

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

(1) Includes transformation and extraction industry. Does not include final uses as raw materials, nor non energetic uses of oil.

Gestão de Energia


Os edifícios consomem 63% da electricidade

48%

26%

26%

3 000

3 500

4 000Services

Domestic

Transportation

Industry (1)


(1) Includes transformation and extraction industry. Does not include final uses as raw materials, nor non energetic uses of oil.

37%

29%

34%

26%

0

500

1 000

1 500

2 000

2 500

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

Gestão de Energia


Existem muitas formas de reduzir o consumo de

energia em edifícios

Redução da procura

Aumento da eficiência

Acções passivas Acções activas

Redução do desperdício

Acções de controle


Acções passivas Acções activas

• Isolamento térmico• Ganhos/protecções

solares• Inércia térmica• Ventilação natural• Luz natural

• Electrom. eficientes• Lâmpadas eficientes• AVAC eficiente• Colectores solares• Energia fotovoltaica• Biomassa• Cogeração

Acções de controle

• Defesa ambiente• Sensib. energética• Melhor contagem• Maior controle• Gestão da tarifa

Gestão de Energia

Conforto térmico

Norma ISSO 7730: Estabelece que o conforto térmico é atingido quando menos de 10% dos ocupantes se sentem desconfortáveis, relacionando conforto térmico com balanço energético..


Para se garantir conforto térmico é preciso haver equilíbrio entre o calor produzido pelo corpo e o calor perdido pelo corpo.

Gestão de Energia

Conforto térmico

O conforto térmico depende de factores individuais:

� Actividade

� Vestuário

e factores ambientais:

� Temperatura do ar


� Humidade relativa do ar

� Velocidade do ar

� Temperatura das paredes

Gestão de Energia

Conforto térmico

Baseia-se na equação de conforto térmico

S =M-W

-{3.05e-3*(5733-6.99(M-W)-pvap)}{ }

Acumulação de Calor

Metabolismo e trabalho

Difusão de vapor


-{0.42*((M-W)-58.15)}-{1.7e-5*M(5867- pvap)}-{0.0014*M(34- Tar)}-{3.96e-8* fvest((Tvest+273)

4-(Trad+273)4)}

-{fvest*h*(Tvest-Tar)}

Transpiração

Respiração latente

Respiração sensível

Radiação

Convecção

Gestão de Energia

Conforto térmico

Pelo custo dos equipamentos de controle dos factores ambientais e actual impossibilidade de controlar os factores individuais,

Conforto é, na prática:

•Manter a temperatura do ar entre 20 e 25ºC


e, quando há controle da humidade:

•Manter a humidade relativa do ar entre 40 e 60%

Esta associação de conforto às propriedades psicrométricas do ar está na base da maioria dos sistemas de AVAC.

Gestão de Energia

Clima

Radiação solarRadiação extra-atmosférica média:

Constante solar (S0) = 1353 W/m2

Movimento translação elíptico implica numa variação de ±3%:

Mas o efeito principal vem do ângulo de declinação:

)calendario de dia o é(n 2365

10cos03344.010

−×+= π

nSS


Mas o efeito principal vem do ângulo de declinação:

Gestão de Energia

Clima

Radiação solarRadiação solarO movimento aparente do Sol é descrito pelos ângulos: O movimento aparente do Sol é descrito pelos ângulos:

••azimute azimute

••altitudealtitude


Gestão de Energia

Clima

Radiação solarRadiação solarValores:Valores:

RADIAÇÃO SOLAR - LISBOA Julho/1989

0

200

400

600

800

1000

1200

W/m

2

Global -Dia 15

Global Mês

Difusa -Dia 15

Difusa -Mês


0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Horas do dia

Radiação Solar Global - LISBOA

0

50

100

150

200

250

jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

kWh/mês

European Commission: PVGIS Solar Irradiance Data

Gestão de Energia

Clima

Temperatura exterior de projecto

Objectivo: Dimensionamento dos equipamentosA temperatura exterior de projecto é calculada com base numa probabilidade acumulada de ocorrência de 99%, 97.5%, 95% e 90%.


90%.Uma probabilidade acumulada de ocorrência de 99% significa que, no Verão, a temperatura indicada apenas é excedida, em termos probabilisticos, 1% do tempo, ou seja, 30 horas por ano.

Lisboa

(Verão)

Probabilidade Acumulada de Ocorrência Temperatura de Projecto (ºC)

90% 27

95% 29.4

97.5% 31.4

99% 33.3

Gestão de Energia

Clima

Graus-dia

Objectivo: Previsão do consumo anualOs Graus-dia calcula-se por:

Onde:

∑∑>==

−==

24

se;1i

aquec. de Dias

1iianual 24

onde jb TTj

jb TTGDGDGD


Onde:

•Tb é a temperatura interior pretendida

•Tj é a temperatura exterior à hora j

Os Graus-dia são calculados para todo um ano. Por exemplo, para Lisboa, para Tb=20ºC, os graus dia de aquecimento são de 1190ºC.dia. Sabendo que a estação de aquecimento tem 6 meses (180 dias), a média de GD diários (GDi) será de 6,6ºC.

Gestão de Energia

Projecto AVAC

MetodologiaMetodologia

Projecto de

arquitectura

Cálculo das

cargas térmicas

Sistema de

climatização


• Isolamentos térmicos• Orient. das fachadas• Vãos envidraçados• Sistemas activos• Inércia térmica

• Renovação do ar• Condições de conforto• Ocupação• Iluminação e equip.• Águas quentes san.• Pot. de aquecimento• Pot. de arrefecimento

• Central técnica• Unidade de produção• Sistema de distribuição• Unidades terminais• Manual de manutenção

Gestão de Energia

Projecto AVAC

Produção de frio

O equipamento mais comum para a produção de frio é o chiller de compressão, que consome electricidade e tem COP=3 a 5.

Trata-se de um ciclo frigorifico, que

refrigera um caudal de água no

evaporador de 10ºC para 7ºC.


evaporador de 10ºC para 7ºC.

O calor é dissipado no condensador

de forma directa (aerocondensadores)

ou por torre de refrigeração

(circuito de água)

Alternativamente existe o chiller de absorção, que consome calor e tem COP=0,6 a 1,0

Aplica-se em situações de disponibilidade de calor (p.e. cogeração).

Gestão de Energia

Projecto AVAC

Acumulação de frio

Tem por objectivo tirar partido da electricidade ser mais barata durante a noite

Os sistemas de acumulação são geralmente de tanques de gelo, tendo porbase a significativa entalpia de congelação da água, 333 kJ/kg, ao qualacresce cerca 40 kJ/kg, de variação de 10ºC da temperatura.


acresce cerca 40 kJ/kg, de variação de 10ºC da temperatura.

Durante a noite o chiller carrega o tanque. Durante o dia o edifício recebe frio do tanque, estando o chiller desligado.

Energeticamente, a acumulação:

�Perde por necessitar de uma menor temperatura de evaporação pois em lugar de arrefecer um caudal de água para 7ºC, tem que congelar a água do tanque e porque existem ganhos térmicos através da superfície.

�Ganha porque o chiller trabalhando de noite necessita de uma menor temperatura de condensação.

Gestão de Energia

Projecto AVAC

Produção de calor

O equipamento mais comum para a produção de calor é a caldeira de água quente.

A caldeira geralmente queima

gás natural com rendimentos

da ordem dos 90% a 95%.


da ordem dos 90% a 95%.

A água é aquecida na caldeira

de 60ºC para 80ºC.

Alternativamente, o calor pode ser produzido por uma bomba de calor, mas apenas quando as temperaturas da água são menores.

Gestão de Energia

Projecto AVAC

Sistemas de distribuiçãoO sistema de climatização mais comum basea-se numa rede de 4 tubos (ida e retorno de água quente e ida e retorno de água gelada) e unidades de tratamento de ar, UTA.

A UTA aspira ar do espaço clima-

tizado, misturando-o com ar

novo. Esta mistura é filtrada,

Bateria

arrefecimen

to

Bateria

aque

cimen

to

Filtro

Ventilador

Chu

veiros

AR NOVOAR

INSUFLADOBateria

arrefecimen

to

Bateria

aque

cimen

to

Filtro

Ventilador

Chu

veiros

AR NOVOAR

INSUFLADO


novo. Esta mistura é filtrada,

arrefecida (aquecida e/ou humidi-

ficada) e insuflada no espaço.

O excesso de ar (aspiração menor

que insuflação) pressuriza o espaço

saindo ar por aberturas nas portas,

climatizando os corredores, ou por aberturas nas luminárias.

Alternativamente, a climatização pode ser feita por pavimento/tecto radiante.

CHILLER CALDEIRA

AR RECIRCULADOÁGUA

ÁGUA Q

UENTE

ÁGUA G

ELADA

CHILLER CALDEIRA

AR RECIRCULADOÁGUA

ÁGUA Q

UENTE

ÁGUA G

ELADA

Gestão de Energia

Projecto AVAC

Sistemas de distribuição (UTA dedicada)


Gestão de Energia

Regulamentação

Sistemas de distribuição Sistemas de distribuição

(UTA climatiza incorrectamente 2 espaços)(UTA climatiza incorrectamente 2 espaços)


Documents

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