PROJETO DE ILUMINAÇÃO CASA AUTÔNOMA

MEMORIAL DESCRITIVO

1) AUTOR DO PROJETO Mário Hermes Stanziona Viggiano – Arquiteto

2) NOME DO CLIENTE

O próprio profissionaL – residência própria

3) NOME DO PROJETO Projeto Casa Autônoma

4) CATEGORIA DO PROJETO Residencial

5) CADERNO DE ESPECIFICAÇÕES 5.1) Escopo do projeto Projeto de iluminação para a Casa Autônoma que é uma casa/conceito onde estão sendo testadas diversas soluções de inovação tecnológica, aliadas a soluções tradicionais de arquitetura, abrangendo um conceito sistêmico de conforto e eficiência energética. A casa é de propriedade dos projetistas e são eles que habitam e fazem o monitoramento diário. 5.2) Características gerais O projeto luminotécnico caracteriza-se por: 1) Apresentar a aplicação de uma instalação fotovoltaica com geração de energia elétrica ao nível urbano, provando que esta solução se apresenta viável nas questões técnicas e operacionais e ainda, demonstrando que é possível se conciliar este tipo de instalação com os quesitos conforto ergonômico e com o design de interiores. 2) Apresentar um conceito de iluminação natural integrado à arquitetura no qual a iluminação artificial é utilizada somente nos períodos noturnos em todos os ambientes; 3) Ser concebido a partir de conceitos de eficiência energética aplicada ao projeto do edifício. 5.3) Características técnicas

a) Abastecimento de energia- rede de iluminação: geração própria através de 4 painéis fotovoltaicos de 75 Wp cada;

b) Capacidade de produção total teórica: 300 Wp

c) Quantidade de horas de insolação diária adotada no projeto (detalhamento vide memorial de cálculo) 6,8 h/dia

d) Capacidade de produção diária estimada (detalhamento vide memorial de cálculo):1.734 Wh/dia

e) Tensão da rede interna: 12 volts; f) Tensão de curto circuito dos painéis: 20,4 V g) Estabilização do sistema: através de 3 controladores de carga e descarga,

sendo 2 de 10 ampéres e um de 30 ampéres; h) Proteção do sistema: Disjuntores com proteção térmica e fusíveis; i) Armazenamento da energia: 4 baterias de 150 Ah cada; j) Lâmpadas utilizadas: Fluorescente compacta 9W, LEDs, Dicróicas 20 W,

Bipino 20 W; k) Cabos condutores: Cobre flexível l) Distribuição dos ambientes luminotécnicos:

Cotidiano: lâmpadas que são acesas diariamente pelos ocupantes para as tarefas domésticas e para o lazer; Segurança: lâmpadas que são acesas automaticamente ou manualmente para a segurança; Festivo: lâmpadas que são acesas para proporcionar um ambiente aconchegante de festa; Destaque cênico: lâmpadas que destacam obras de arte e detalhes da arquitetura;

6) DETALHES CONSTRUTIVOS E ESTRUTURAIS

6.1) Quadro de comando da geração

6.2) Detalhe do banco de baterias

6.3) Detalhe da instalação dos painéis fotovoltaicos no telhado da piscina

6.4) Detalhe de um dos shafts de passagem de tubulações

6.5) Detalhe das luminárias utilizadas

7) MEMORIAL DE CÁLCULO 7.1) Avaliação da iluminação natural conseguida

Com a utilização do luxímetro, ainda na fase de acabamento da obra, foram executadas medições para se conseguir os índices de aclaramento natural conseguidos nas principais áreas passíveis de utilização em atividades de estudo, trabalho e leitura. Com o luxímetro, a uma altura do plano de trabalho, foram levantadas valores em lux como mostra o esquema a seguir (suíte principal):

7.2) Cálculo das horas de insolação Este cálculo é necessário para se achar a quantidade de horas de insolação média diária que será utilizada no cálculo da produção dos painéis fotovoltaicos e no dimensionamento geral da geração. Os valores foram obtidos a partir de dados coletados nos gráficos do INMET.

ano jan fev m ar abr m ai jun jul ago set out nov dez média1996 195 190 165 - 230 275 290 250 200 160 125 135 201,36

1997 - - 105 135 235 230 275 300 190 205 175 150 200,00

1998 155 180 200 245 225 270 285 270 250 160 125 160 210,42

1999 190 100 195 240 260 245 285 285 200 175 150 145 205,83

2000 155 150 165 235 280 280 275 260 205 225 110 145 207,08

m édia 174 155 166 214 246 260 282 273 209 185 137 147 203,96diária 5,79 5,17 5,53 7,13 8,20 8,67 9,40 9,10 6,97 6,17 4,57 4,90 6,80

Horas de insolação diária média: 6,8 horas/dia

7.3) Dimensionamento da geração Carga total da iluminação instalada: 2.580 W Demanda do cotidiano (valor estimado): 0,20 Demanda em eventos (valor estimado): 0,60 Demanda adotada: 0,40 Carga adotada para efeito de cálculo da geração: 1032 W Horas de utilização (valor estimado): 1,5 horas diárias (média) Total de carga necessária a ser gerada: 1548 W/dia Painel adotado: SHELL SOLAR SP75 – 75 Wp Capacidade de produção diária individual: P=pp x Fp x h Onde

P = Produção total em Wh/dia pp = Produção no pico Fp = Fator de perda h = horas de insolação P= 75 x 0,85 x 6,8 P = 433,50 Wh/dia Cálculo da quantidade de painéis para atender a energia requerida: 2064 W/dia Er = P x q x Fp Onde Er = Energia requerida P = produção total em Wh/dia Q = Quantidade total de painéis Fp = fator de segurança (estiagem solar) Er = P x q x Fp 1548 = 433,50 x q x 0,9 1548 = 390,15 q q = 3,96 q = 4 painéis de 75 Wp Capacidade de geração total: 4 x 433,50 = 1.734 Wh/dia

7.4) Dimensionamento da fiação Para o dimensionamento da fiação usaremos a tabela:

Bitola mm2 1,5 2,5 4 6 10 16 Amperes Distancia em metros

1 32 51 81 130 205 325 2 16 26 40 64 102 163 4 8 13 20 33 51 81 6 5 8 14 22 34 54 8 4 6 10 16 26 41 10 3 5 8 13 20 33 15 2 3 5 8 14 22 20 - 2 4 6 10 16 25 - - 3 5 8 13 30 - - 2 4 7 11

Fonte: SunLab Power

Dimensionamento dos cabos nos quadros de distribuição QDL 01 Circ. Pot.instalada W Distância max

da instalação(m) fiação

1 100 6,0 2,5 2 220 5,5 6,0 3 220 4,0 6,0 4 240 6,0 6,0 5 100 2,5 2,5 6 140 3,5 2,5 7 180 5,0 4,0 8 220 6,0 6,0 QDL 02 Circ. Pot.instalada W Distância max

da instalação(m) fiação

1 220 5,0 6,0 2 240 5,5 6,0 3 180 3,5 4,0 4 180 4,5 4,0 7.5) Dimensionamento dos fusíveis e disjuntores Adota-se a fórmula I=P/V I em ampéres P em Wats V em volts Exemplo: QDL1- Circuito 1 I=P/V I= 100/12 I= 8.3 – utiliza-se fusível de 10 A O dimensionamento completo encontra-se descrito nas tabelas dos quadros de cargas.

8) DESCRIÇÃO CONCEITUAL DAS SOLUÇÕES PROPOSTAS 8.1) Arquitetura bioclimática A implantação levou em consideração um rigoroso estudo das características climáticas ao nível do macro e do micro-clima. Este estudo resultou em um conjunto de Diretrizes Bioclimáticas que foram adotadas desde a concepção inicial. As diretrizes bioclimáticas, por sua vez, deram origem ao conjunto de soluções adotadas em consonância com o partido formal e as soluções funcionais.

O clima de Brasília e o microclima local Brasília encontra-se na latitude 16º s. O clima de Brasília se apresenta como semi-seco com duas estações bem definidas: a seca e a úmida. As temperaturas médias variam de 18º em julho e 23º em setembro, com grandes variações diárias e as noites mais frias. A precipitação anual é de 1750 mm e a umidade relativa é baixa. A radiação difusa é baixa enquanto a radiação direta é bastante intensa. Os ventos predominantes chuvosos vêm do Norte, enquanto os secos vêm do Sudeste. Os ventos frios normalmente atingem a região pelo Sul.

Brasília encontra-se a 1.100 m do nível do mar e possui ainda o agravante de que as massas quentes conduzem pó em suspensão no período quente. O microclima formado ao redor da edificação, caracteriza-se por possuir um baixo albedo (poder difusor). O local da construção, apesar de ser influenciado por forte ação antrópica, não reflete uma mudança climática em função da urbanização. Apesar do solo ter sido drenado, possui ainda boa parte de suas características naturais. É uma região de boa penetração de ventos. As temperaturas diárias e noturnas são bastante influenciadas pelo potencial refrescante do solo úmido. Diretrizes e soluções bioclimáticas As diretrizes bioclimáticas são proposições genéricas que norteiam as decisões de projeto e geram as soluções bioclimáticas que são recursos arquitetônicos criados para suprir as diretrizes. Estas diretrizes são propostas a partir do estudo dos elementos e fatores climáticos. O estudo das diretrizes deve estar presente em todas as fases do projeto. A tabela 1 exemplifica uma matriz de diretrizes utilizada no projeto Casa Autônoma para o clima quente e seco. Nesta matriz completa, a diretriz é citada e avaliada a partir de dois critérios. O primeiro é a importância da diretriz em relação ao clima como um todo. O segundo critério avalia a importância da diretriz em relação ao projeto específico. São atribuídos valores a estes dois critérios da seguinte forma: Fundamental = 3 Importante = 2 Esporádico = 1 Tabela 1 – Diretrizes com grau de importância DIRETRIZ (A) (B) TOTAL ORDEM

IMPORTÂNCIA

Adotar materiais com alta inércia térmica 3 3 6 1 Proteger fachada noroeste 2 3 5 2 Sombrear fachadas norte, leste e oeste 2 3 5 2 Fartas aberturas 3 2 5 2 Captar ventos frescos 1 1 2 5 Umidificar a edificação 3 3 6 1 Evitar ventos secos 2 1 3 4 Usar vegetação abundante 2 3 5 2 Captar sol para aquecimento 1 3 4 3

A) Importância da diretriz em relação ao clima (B) Importância da diretriz em relação ao projeto O somatório dos valores apurados coloca a diretriz em uma relação orientativa do seu grau de importância em relação às outras, possibilitando uma ferramenta decisória adicional na etapa de projeto.

A seleção das melhores soluções para cada diretriz nos permite esboçar uma matriz na qual aparecem todas as diretrizes com suas respectivas soluções (tabela 2).

Tabela 2 – Diretrizes e soluções DIRETRIZ SOLUÇÃO Adotar materiais com alta inércia térmica Tijolos na parede, telha sanduíche na coberturaProteger fachada noroeste Colocação de uma massa térmica Sombrear fachadas norte, leste e oeste Instalar fartos beirais com 1,20 m Fartas aberturas Proporção média A/V=0,18 * Captar ventos frescos Instalar captores eólicos Umidificar a edificação Instalar espelhos d’água e fontes Evitar ventos secos Bloquear ventos sudeste Usar vegetação abundante Instalar beirais verdes e jardins de inverno Captar sol para aquecimento da água Maiores telhados para o norte

* A=área das aberturas do cômodo V=volume de ar do cômodo A figura 14 exemplifica algumas soluções para o Projeto Casa Autônoma baseadas na matriz apresentada na tabela 2.

8.2) Eficiência energética Os princípios de eficiência energética são fundamentais ao sucesso do projeto devido principalmente à necessidade da redução da carga instalada e do consumo de energia.

Além dos conceitos de eficientização, o projeto procura também pesquisar a adequação das tecnologias de geração elétrica alternativa ao nível urbano, como alternativa para a economia doméstica e para o planejamento do sistema energético global. São premissas do projeto: 1) Otimização da iluminação natural; 2) Aquecimento de água através de captação solar; 3) Geração de energia por meios alternativos (solar e eólico); 4) Adequação da carga térmica aos níveis de conforto para minimizar o consumo energético com equipamentos climatizadores; 5) Prioridade de climatização por meios não mecânicos; 6) Controle luminotécnico; 7) Monitoração de equipamentos e de consumo 8) Autonomia de nobreak; 9) Utilização de equipamentos com comprovada eficiência a nível de consumo; 10) prioridade na utilização de lâmpadas de baixo consumo (9W e automotivas); 11) Iluminação de tarefas; 12) Cálculo rigoroso da iluminação requerida e fornecida; 13) Sistema autônomo de bloqueio de circuitos. 8.3) Planta elétrica e luminotécnica Toda a casa é suprida por um sistema simples de canaletas moldadas na própria laje e que são fechadas com tabeiras de madeira removíveis e que se harmonizam com os pisos na concepção decorativa.

A planta elétrica tem como principal característica a separação entre os circuitos de tomada e de iluminação: Os circuitos de tomada são separados em circuitos de tensão 110 V estabilizada e circuitos de tensão 220V estabilizada. Alguns cômodos que se utilizem de equipamentos de tensão 110V, (computadores e periféricos), possuem um cabeamento elétrico semi-estruturado, ou seja, um pequeno quadro de comando que possibilita a habilitação das tomadas em 110V ou 220V .

Os cômodos são ainda supridos com um circuito opcional de tensão 24V com tomadas especialmente confeccionadas para a Casa Autônoma. Estes circuitos se prestam a alimentar equipamentos como câmeras de segurança, controladores do sistema de automação, mostruários digitais de temperatura, umidade , válvulas solenóide e outros. Os circuitos de iluminação estão divididos em dois circuitos alimentados com 12V, operando com quatro tipos de lâmpadas: 1) Lâmpadas fluorescentes 4 pinos de 5W, 9W e 12 W com reator/inversor e alimentação 12V, cor amarela, instaladas em luminárias decorativas especialmente adaptadas para o Projeto Casa Autônoma; 2) Lâmpadas automotivas de 1W, 3W e 5W , alimentadas com 12V, cor amarela e luminárias projetadas e desenvolvidas pelo Projeto Casa Autônoma para se obter o máximo de eficiência luminotécnica. 3) Lâmpadas dicróicas 20W e bipino 20 W - 12V 4) LEDs 8.4) Energia fotovoltaica Todas as instalações elétricas da Casa Autônoma estão sendo preparadas para se alcançar a autonomia de 100 % de geração em relação ao consumo. Esta autonomia será implantada de forma progressiva atendendo o seguinte cronograma: PRIMEIRA ETAPA circuitos de iluminação; SEGUNDA ETAPA circuitos de tomada para aparelhos de uso esporádico (tv, som, forno, microondas, batedeira, liquidificador); TERCEIRA ETAPA circuitos de tomada para aparelhos de uso contínuo (geladeira, freezer, bombas automáticas, computador de controle); QUARTA ETAPA circuito de segurança e reserva. A PRIMEIRA ETAPA de instalação é a responsável pela iluminação de toda a residência e já encontra-se implantada (agosto de 2004).

Constitui-se em um sistema autônomo de geração fotovoltaica que divide-se nas seguintes partes:

a) Geração através de placas fotovoltaicas de silício amorfo e tensão nominal de aproximadamente 17 volts;

b) Condução através de cabos elétricos; c) Armazenagem através de baterias de 150 Ah; d) Controle de carga e descarga através de controladores de carga e e) Utilização em luminárias com lâmpadas 12 volts e/ou adaptadas;

8.5) Ambientes luminotécnicos As lâmpadas e luminárias, com suas diferentes características de intensidade, consumo e efeito estético foram agrupadas em conjuntos os quais chamamos de ambientes luminotécnicos: O ambiente COTIDIANO abriga as luminárias utilizadas pelos moradores na maior parte do tempo. São aquelas que servem para as tarefas de operação na cozinha, quartos de leitura, área de serviço e escritório. Estas lâmpadas também se prestam às atividades correntes que necessitem de vários acionamentos diários tais como os banheiros e áreas de passagem. Por serem as lâmpadas de uso constante, optou-se por utilizar as lâmpadas fluorescentes compactas DULUX SE, funcionando com um reator inversor cada. As luminárias foram especialmente adaptadas para tal tarefa com a implantação de soquete especial 4 pinos, suportes quando necessário e o reator/inversor. O ambiente de SEGURANÇA é aquele em que terão algumas lâmpadas acesas durante toda a noite. São utilizadas as mesmas lâmpadas e luminárias do ambiente cotidiano com a variante da instalação de sensores com fotocélula especial para lâmpadas com reator /inversor. O ambiente FESTIVO contempla luminárias que são ligadas normalmente em ocasiões em que se queiram ressaltar as características da arquitetura e do design de interiores. São luminárias com um design diferenciado e utilizam lâmpadas dicróicas 20 e bipino. Por fim, o ambiente de DESTAQUE CÊNICO se utiliza do mesmo tipo de lâmpadas do ambiente festivo mas se destina à iluminação de detalhes da arquitetura, obras de arte e do paisagismo. 8.6) Iluminação de tarefas No conceito de iluminação de tarefas, ilumina-se com a quantidade suficiente e necessária, os objetos ou tarefas presentes em cada cômodo com luminárias específicas e direcionadas para a atividade exercida. As luminárias que cumprem esta função normalmente estarão nos ambientes de cotidiano e de destaque cênico.

9) PLANILHA DE CUSTOS PLANILHA ORÇAMENTÁRIA ETAPA DA OBRA REFERÊNCIA SISTEMA LUMINOTECNICA Obs: não estão incluídas tomadas das redes 200 V e 110 V sistema de energia nº Descrição quant. unid pç unit pçtotal 1.0 LUMINÁRIAS - Interpan 1.1 Plafon de embutir mini-bean 3 unid 71,00 213,00 1.2 Paflon de embutir baixo com lente 2 unid 83,00 166,00 1.3 Embutido Orient.injt. C/anti ofuscante mini 11 unid 41,00 451,00 1.4 Balizador huno Picolli 20 W bipino 4 unid 162,00 648,00 1.5 Arandela PI pintada halop. 1 unid 166,00 166,00 1.6 Balizador quadrado grande interno p/teto 1 unid 89,00 89,00 1.7 Sist. Profile 27 com refletor canelado 2 unid 187,00 374,00 1.8 Arandela Omni E-luz difusa interior 7 unid 171,00 1.197,00 1.9 Mód p/ perfil Omni 125 mm c/difusor 4 unid 67,00 268,00 1.10 Lente fosca p/dicróica 7 unid 8,00 56,00 1.11 Arandela Gemma 2 unid 714,00 1.428,00 1.12 Pendente nite 1 (simples) 1 unid 1.311,00 1.311,00 1.13 Pendente Sírio 1 Luce 1 unid 2.188,00 2.188,00 1.14 Balizador para LED externo - pido 6 unid 255,00 1.530,00 - 2.0 CABEAMENTO E TUBULAÇÃO - 2.1 Cabo flexível 2,5 mm2 3 rolo 34,28 102,84 2.2 Cabo flexível 4,0 mm2 6 rolo 58,15 348,90 2.3 Cabo flexível 6,0 mm2 3 rolo 75,84 227,52 2.4 Cabo flexível 10,0 mm2 1 rolo 98,56 98,56 2.5 Mangueira corrugada copex 3/4" 100 ml 0,65 65,00 2.6 Mangueira corrugada copex 1" 50 ml 0,85 42,50 - 3.0 PROTEÇÃO -

3.1 Disjuntor unipolar Siemenns 10 A 2 unid 4,83 9,66 3.2 Disjuntor unipolar Siemenns 15 A 3 unid 4,83 14,49 3.3 Disjuntor unipolar Siemenns 20 A 7 unid 4,83 33,81 3.4 Disjuntor unipolar Siemenns 25 A 2 unid 4,83 9,66 3.5 Fusível automotivo 12V 10 A 2 unid 1,20 2,40 3.6 Fusível automotivo 12V 15 A 3 unid 1,20 3,60 3.7 Fusível automotivo 12V 20 A 7 unid 1,20 8,40 3.8 Fusível automotivo 12V 25 A 2 unid 1,20 2,40 - 4.0 QUADROS - 4.1 Quadro de dist. PVC Cemar P/12 embutir 3 unid 14,44 43,32 4.2 Barramento de neutro 2 unid 8,50 17,00 - 5.0 GERAÇÃO FOTOVOLTAICA - 5.1 Painel fotovoltaico 75 Wp Shell Solar 4 unid 1.250,00 5.000,00 5.2 Controlador de carga 30 A total control 2 unid 350,00 700,00 5.3 Controlador de carga 10 A UNITRON 2 unid 125,00 250,00 5.4 Bateria automotiva HELIAR 150 Ah 3 unid 285,00 855,00 5.5 Conector para bateria 6 unid 5,80 34,80 5.6 Cabo flexível16 mm2 6 ml 2,50 15,00 - 6.0 DIVERSOS - 6.1 Suportes metálicos para painel fotovoltaico 4 unid 55,00 220,00 6.2 Parafusos 2 cm com porca e arruela 24 unid 0,80 19,20 6.3 Conector tip bota 4 mm 6 unid 3,55 21,30 6.4 Conector tipo bota 10 mm 6 unid 4,20 25,20 6.5 Conector tipo garfo 2.5 mm 20 unid 0,16 3,20 6.6 Conector tipo garfo 4 mm 20 unid 0,22 4,40 6.7 Conector tipo garfo 6 mm 15 unid 0,40 6,00 6.8 Conector tipo garfo 10 mm 10 unid 0,80 8,00 6.9 Conector sindal 4.0 mm 5 unid 3,50 17,50 6.10 Trilho de fixação de disjuntor 1 unid 6,57 6,57 6.11 Fita isolante 3M 3 unid 5,08 15,24 - 7.0 LÂMPADAS - 7.1 Lâmpada DULUX S/E 22 unid 8,70 191,40 7.2 Lâmpada dicróica 20W 10 unid 3,20 32,00 7.3 Lâmpada bipino halógena 9 unid 6,50 58,50 7.4 Conjunto LEDS 6 unid 85,00 510,00 7.5 Reator/inversor para DULUX 22 unid 14,30 314,60 - -

TOTAL GERAL 19.422,97