José Cruz

O que é?

Estrutura do sistema (modelo do edifício):

Variáveis de input:

Resultados: resposta do modelo matemático aos parâmetros anteriores

Arquitectura,Materiais,Envidraçados, …

Controláveis – ocupação, iluminação, equipamentos, horários,

Incontroláveis – clima local

Modelo matemático que representa o comportamento de um edifício. É constituído por três blocos

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Programa Analisado: DesignBuilder Interface do Energy plus Desenvolvido no Reino Unido Primeira versão lançada em 2005 Brevemente terá em módulo IEE

Ferramenta poderosa, mas pouco user friendly

Factor de Forma e Factores de Correcção Climática de Inverno e de Verão

IEE limite e S ponderados (em caso de edifícios com várias tipologias)

Indicador de Eficiência Energética Classe Energética Consumos energéticos relevantes para preenchimento da DCR

/ CE Etc.

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Descrição Edifício

• Localização

• Arquitectura

• Materiais construção

• Zonas térmicas

• Ganhos internos (equipamentos, iluminação, elevadores, bombagens e acessórios , …)

• Perfis ocupação

• infiltrações

Dados Clima

• Temperatura Seca

• Humidade Relativa

• Pressão

• Radiação

• Vento (velocidade direcção)

• …

Análise Térmica

Climatização

•Tipo e potência

•Performance

•Ventilação insuflação e extracção

•Controlo e horários

•Ar novo

•…

Cargas térmicas horárias

arrefecimento e aquecimento

Potências Climatização

Análise Sistema

Consumos de energia

Funcionamento do programa

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Resultados Ganhos e perdas de energia térmica dentro de cada espaço definido,

discriminados por fontes e poços; Consumo energético discriminado por aplicação (aquecimento, arrefecimento,

ventilação, iluminação, etc.) e por fonte de energia (electricidade, gás, etc.); Temperaturas do ar interior, média radiante e operacional, humidade relativa; Índices de conforto térmico, com curvas de distribuição da temperatura; Transmissão de calor através da envolvente do edifício, incluindo paredes,

coberturas, infiltração, ventilação, etc.; Cargas de aquecimento e arrefecimento; Produção de CO2; Dimensionamento de sistemas AVAC, climatização e ventilação.

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Ambiente 3D Construção por blocos Grande variedade de geometrias

possíveis

Navegador com os elementos construtivos e respectivas áreas

Envolvente Exterior

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Visualização do Edifício

Tipos de construções no DB Paredes exteriores Cobertura Pavimento Pavimento entre pisos Paredes interiores Paredes/coberturas/pavimento

em contacto com espaços não ocupados

Pontes térmicas …

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Construções e materiais tipo na biblioteca do programa

Possibilidade de adicionar novos materiais e construções à biblioteca

Parede exterior

Material

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Existem dois modos de definir as infiltrações e a ventilação natural:

Schedule: define um valor fixo de renovações por hora

Calculated: o programa calcula as renovações com base em

- Janelas, grelhas, aberturas e fendas;- Tamanho, forma e orientação- Velocidade do vento e temperatura exterior- Temperatura interior em cada zona- Definições de controlo de conforto

Atenção! Verificar se os ficheiros de clima têm dados de vento

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Divisórias interiores, criação de zonasA criação de zonas é um processo que divide o edifícios em áreas físicas separadasSe alguma área do edifício tem diferentes sistemas de AVAC, iluminação, orientação ou

condições de operação é necessários criar uma zona que a represente

As zonas no DesignBuilder são desenhadas com partições:

Partições interiores definem as zonas num bloco

Cada zonas pode ter definições independentes ou comuns ao bloco

Simulação multi-zona os cálculos são feitos para cada zona e não com médias para o edifício

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Valores por defeito definidos pelo nível acima na hierarquia

Alterações num nível altera todos os parâmetros abaixo na hierarquia.

Funcionamento hierárquico do modelo

Local

Edifício

Bloco

Zona

Superfície

Abertura

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O edifício é dividido em zonas de acordo com as suas actividadesCada tipo de actividade tem associado os dados de:

i) Ocupação- densidade de ocupação (pessoas/m2);- perfis de ocupação (com detalhe horário e com possibilidade de incluir feriados)

ii) Actividade metabólica- actividade dos ocupantes e - ganhos térmicos sensíveis e latentes

iii) Consumo de AQS- Consumo em litros/m2/dia

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iv) Controlo ambiente- Setpoints de temperatura (aquecimento e arrefecimento)- Setpoints de temperatura de setback(aquecimento e arrefecimento)- Setpoints de humidade relativa (humidificação e desumidificação)- Temperatura mínima de ventilação natural (free cooling)- Ar novo:

- Iluminação: iluminância requerida (lux)

mínimo por pessoa nº de renovações horárias mínimas

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v) Ganhos internos- Ganhos internos de equipamentos (computadores, equipamento escritório, equip. cozinha, …)- Horários de funcionamento dos equipamentos

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Typical Workday

- Horário On/Off (100%, 0%)- Intensidade a 100

Schedule- Perfis horários, 0-100%- Podem-se definir perfis diferentes para os diferentes dias da semana e do mês- Possibilidade de adicionar feriados

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Base de dados com envidraçados (algumas falhas) Possibilidade de adicionar à biblioteca Definição de tipo de caixilhos e nº de divisórias

Sombreamentos: Window shadings (cortinas, estores, black-outs,

etc.)- Controlo em função de horários, temperatura,

radiação, … Local shadings (palas exteriores verticais ou

horizontais)

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Define-se a iluminação em função de: Potência (W/m2) Tipo de luminária Fracções visível e radiante

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Controlo de iluminação Funcionamento em função de horário

Controlo em função da luz natural: Linear

Escalões

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Tipos de sistemas de AVAC disponíveis no DesignBuilder Fan coil units Unitary single zone (expansão directa e splits) Unitary multizone (expansão directa multizona com

uma única UTA) CAV – Volume de Ar Constante VAV – Volume de Ar Variável

Sistemas monozona

Sistemas multizona

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Ventilação mecânica Valor máximo Perfil e horário funcionamento Ar Novo

Ventiladores

Free Cooling

Recuperador de Calor

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Aquecimento Combustível CoP Perdas de distribuição

Bateria aquecimento

Horário funcionamento

Arrefecimento (igual a aquecimento)

Controlo de humidade Humidificação – On/Off Desumidificação – On/Off 24

Cálculos Dimensionamento potência aquecimento

Cálculo estacionário Dimensionamento potência arrefecimento

Cálculo para dia projecto Simulação

Simulação dinâmica – 2-10 iterações por hora

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Cálculo sem ganhos solares

Potência AquecimentoPerdas Térmicas

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Potência Arrefecimento

Simulação Ficheiros climáticos com detalhe horário; Simulação dinâmica; 2-10 iterações por horas; Parâmetros analisados: Radiação solar, iluminância,

sombras, ganhos, massa, ventilação, trocas de calor inter-zona;

Simulação anual (possibilidade de estudar períodos de tempo mais curtos, por exemplo: semana de verão, semana de inverno);

Resultados podem ser disponibilizados em períodos anuais, mensais, diários, horários ou sub-horários ;

etc

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Resultados – trocas térmicas anuais

Aquecimento

Arrefecimento

Edifício escritórios

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Resultados – Consumos eléctricos anuais

Edifício escritórios30

Resultados: ganhos internos e aquecimento - dia Inverno

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Resultados: ganhos internos e arrefecimento - dia Verão

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CFD – análise interna e externa Computation Fluid Dynamics (CFD) é o termo utilizado para descrever métodos

numéricos usados para calcular a temperatura, velocidade e outras propriedades de fluidos num espaço.

CFD aplicado a edifícios fornece-nos os valores de velocidade, pressões e temperatura no interior do edifício e na sua envolvente.

Necessárias condições fronteira: clima, ganhos internos, AVAC, …

Funcionamento Cálculo estacionário a três dimensões

Utiliza o método do volume finito

O espaço é dividido numa grelha definida pelo utilizador

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Análise externa

Velocidade

Velocidade

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Análise interna - construção

Radiadores(fluxo calor) Insuflação

(Fluxo extracção)

Extracção(Fluxo insuflação,

ângulo descarga)

Definições Fronteiras CFD Fluxo insuflação Ângulo descarga Fluxo extracção Temperatura Fluxo Calor

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Análise interna resultados

Velocidade e temperatura

Velocidade e temperatura

Ferramentas para a Simulação Dinâmica EnergyPlus/DesignBuilder

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