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2004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na IndústriaMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria 11
URE em edifícios.URE em edifícios.Tecnologias Solares Passivas.Tecnologias Solares Passivas.
Álvaro GomesÁlvaro Gomes
Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de ComputadoresMestrado em Engenharia Electrotécnica e de ComputadoresGestão de Energia em Edifícios e na IndústriaGestão de Energia em Edifícios e na Indústria
222004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Edifícios - objectivosEdifícios - objectivos
Oferecer aos seus ocupantes um ambiente Oferecer aos seus ocupantes um ambiente agradável para o desenvolvimento da sua agradável para o desenvolvimento da sua actividade (na habitação, local de trabalho, de actividade (na habitação, local de trabalho, de lazer ou outro)lazer ou outro)
ConfortoConforto TérmicoTérmico Qualidade do arQualidade do ar Estético Estético ……..
332004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Edifícios - introduçãoEdifícios - introduçãoOs níveis exigidos de conforto são atingidos de Os níveis exigidos de conforto são atingidos de uma forma passiva e/ou através de sistemas uma forma passiva e/ou através de sistemas activosactivos Quando têm um mau comportamento térmico exigem Quando têm um mau comportamento térmico exigem
maiores quantidades de energia para atingir os níveis maiores quantidades de energia para atingir os níveis exigidos de confortoexigidos de conforto
Exigência em termos de níveis de conforto a Exigência em termos de níveis de conforto a aumentar (aumento do nível de vida)aumentar (aumento do nível de vida)
Aumento rápido do consumo de energia: o crescimento médio anual nos consumos de energia na última década tem sido de
3,7% nos edifícios residenciais e 7,1% nos edifícios de serviços
É necessário contrariar esta tendência …
442004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
… … modo de actuação:modo de actuação:
Conceber edifícios cujas necessidades de Conceber edifícios cujas necessidades de aquecimento e de arrefecimento (via sistemas aquecimento e de arrefecimento (via sistemas activos) sejam pequenas activos) sejam pequenas Arquitectura e soluções construtivas, explorando o Arquitectura e soluções construtivas, explorando o
potencial:potencial: da radiação solar e ventilação natural para aquecimento no da radiação solar e ventilação natural para aquecimento no inverno, inverno, arrefecimento no verão,arrefecimento no verão,iluminação natural todo o anoiluminação natural todo o ano
Quando necessários, usar sistemas activos Quando necessários, usar sistemas activos eficientes e com uma utilização racionaleficientes e com uma utilização racionalUtilização racional dos edifíciosUtilização racional dos edifícios
552004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
URE nos edifíciosURE nos edifícios
Engloba aspectos relacionados com:Engloba aspectos relacionados com: Concepção do edifício (desde a implantação Concepção do edifício (desde a implantação
no local até à escolha de soluções no local até à escolha de soluções arquitectónicas – solar passivo)arquitectónicas – solar passivo)
Sistemas activos (selecção e utilização)Sistemas activos (selecção e utilização)
662004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Aproveitamento passivo da Aproveitamento passivo da energia solar – 1energia solar – 1
Utilização da energia solar (térmica e Utilização da energia solar (térmica e luminosa) sem recorrer a sistemas activosluminosa) sem recorrer a sistemas activos Aquecimento solar passivo: uso da energia Aquecimento solar passivo: uso da energia
solar na forma térmica para aquecimento (é solar na forma térmica para aquecimento (é captada e transportada sem intervenção de captada e transportada sem intervenção de meios mecânicos - por meio de condução, meios mecânicos - por meio de condução, radiação e convecção naturais)radiação e convecção naturais)
Captação de luz naturalCaptação de luz natural
772004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Aproveitamento passivo da Aproveitamento passivo da energia solar - 2energia solar - 2
Existe sempre, bem ou mal efectuado
Pode não ser fácil combinar o aproveitamento das duas formas de energia
Objectivo: minimizar a utilização dos sistemas activos
882004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Elementos de um sistema de ASPElementos de um sistema de ASP
•Envidraçados
•Sombreamentos variáveis para controlo da entrada de luz solar
•Isolamento removível para evitar perdas durante a noite
•Massa de armazenamento
•Sombreamentos para controlar fluxo de “luz” para a massa de armazenamento
•Isolamento ajustável para controlar a libertação de calor da massa
•Dispositivos de difusão e distribuição da luz solar
992004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Edifícios - aspectos a considerarEdifícios - aspectos a considerar
Implantação do edifícioImplantação do edifício localizaçãolocalização OrientaçãoOrientação
Forma (relação área/volume)Forma (relação área/volume)
Envolvente (opaca e envidraçada)Envolvente (opaca e envidraçada) Soluções construtivasSoluções construtivas Materiais Materiais
Organização interna dos espaçosOrganização interna dos espaços
SombreamentosSombreamentos
10102004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
LocalizaçãoLocalização
Insolação;Insolação;
Humidade;Humidade;
Ventos predominantes;Ventos predominantes;
Sombreamento;Sombreamento;
Zonas verdes (zonas urbanas);Zonas verdes (zonas urbanas);
ManchasManchas de água. de água.
11112004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
LocalizaçãoLocalização
12122004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
LocalizaçãoLocalização
13132004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
OrientaçãoOrientação
Energia incidente por dia médio, 51º NEnergia incidente por dia médio, 51º N
14142004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Movimento do solMovimento do sol
15152004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
OrientaçãoOrientação
16162004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
FormaFormaQuanto mais compacta, menos trocas de calor Quanto mais compacta, menos trocas de calor com o exterior / influência dos ventoscom o exterior / influência dos ventos
17172004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Envolvente - isolamentoEnvolvente - isolamento
18182004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Envolvente - isolamento - materiaisEnvolvente - isolamento - materiaismateriaismateriais Espessura Espessura
(mm)(mm)Massa super-Massa super-ficial (kg/m2)ficial (kg/m2)
Transmissão de Transmissão de calor (W/m2ºK)calor (W/m2ºK)
Parede alv. simples Parede alv. simples (tijolo furado)(tijolo furado)
140140 150 - 160150 - 160 2.2 – 2.62.2 – 2.6
Parede alv. simples Parede alv. simples (tijolo furado)(tijolo furado)
350350 290290 11
Parede alv. simples Parede alv. simples (betão normal)(betão normal)
280280 290290 1.81.8
Parede dupla alv. Parede dupla alv. simples (tij. furado)simples (tij. furado)
(170)(160)(170)(160) 310310 1.11.1
Parede dupla alv. Parede dupla alv. (tij. Furado+isol+ar)(tij. Furado+isol+ar)
(130)(160)(130)(160)
(ar=4cm)(ar=4cm)
0.50.5
Vidro simplesVidro simples 33 7.57.5 5.7855.785
Vidro duploVidro duplo 2020 44
19192004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Envolvente - isolamento - Envolvente - isolamento - materiaismateriais
(espessura equivalente)(espessura equivalente)
20202004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Envolvente - pontes térmicasEnvolvente - pontes térmicas
21212004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Envolvente - protecçõesEnvolvente - protecções
22222004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Envolvente – vãos e protecçõsEnvolvente – vãos e protecçõs
23232004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Envolvente - protecçõesEnvolvente - protecções
Fachada Sul
Fachada Norte
24242004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Envolvente - protecções Envolvente - protecções exterioresexteriores
25252004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Conforto térmicoConforto térmico
Aquecimento Aquecimento
(tipos de ganho externo)(tipos de ganho externo)
26262004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Conforto térmicoConforto térmico
Arrefecimento e ventilaçãoArrefecimento e ventilação
ventilação natural (ventos, ventilação natural (ventos, estratificação)estratificação)
arrefecimento evaporativoarrefecimento evaporativo
27272004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Conforto visualConforto visualIluminação naturalIluminação natural
28282004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Iluminação natural - Ex.Iluminação natural - Ex.osos
Clarabóia / Poço de luzClarabóia / Poço de luz
29292004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Concepção e projecto Concepção e projecto eficienteseficientes
Compromissos de concepção entre o Compromissos de concepção entre o conforto visual e o térmicoconforto visual e o térmico
• O papel da automatizaçãona optimização dos edifícios eficientes
Exos:
•luz natural + luz artificial•free cooling•ventilação natural•sistemas de ganho indirecto
30302004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Estratégias para satisfazer Estratégias para satisfazer objectivos da URE nos edifícios - 1objectivos da URE nos edifícios - 1
Aquecimento na estação friaAquecimento na estação fria Maximizar ganhos solares (envidraçados preferencialmente Maximizar ganhos solares (envidraçados preferencialmente
orientados a sul – eixo dominante do edifício nascente-poente)orientados a sul – eixo dominante do edifício nascente-poente) Isolamento térmico da envolventeIsolamento térmico da envolvente Vidros e caixilharias de qualidadeVidros e caixilharias de qualidade Minimização das pontes térmicasMinimização das pontes térmicas
Arrefecimento na estação quenteArrefecimento na estação quente Sombreamento dos envidraçados (excepto os voltados a norte) Sombreamento dos envidraçados (excepto os voltados a norte)
preferencialmente pelo exteriorpreferencialmente pelo exterior Soluções construtivas com inércia térmica pesadaSoluções construtivas com inércia térmica pesada Favorecer a ventilação natural, quando útilFavorecer a ventilação natural, quando útil Evitar cargas internas elevadas em zonas com má ventilação Evitar cargas internas elevadas em zonas com má ventilação
naturalnatural
31312004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
Estratégias para satisfazer Estratégias para satisfazer objectivos da URE nos edifícios - 2objectivos da URE nos edifícios - 2
Iluminação naturalIluminação natural Evitar edifícios muito profundosEvitar edifícios muito profundos Controlar incidências directasControlar incidências directas Áreas envidraçadas adequadas na envolventeÁreas envidraçadas adequadas na envolvente Cores adequadas no interiorCores adequadas no interior Sistemas de iluminação artificial adequadamente Sistemas de iluminação artificial adequadamente
concebidosconcebidos
Qualidade do ar interiorQualidade do ar interior Ventilação mínima garantidaVentilação mínima garantida Controlo das infiltraçõesControlo das infiltrações Controlo das fontes de poluiçãoControlo das fontes de poluição
32322004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
TSP TSP (abordagem quase reducionista)(abordagem quase reducionista)
LocalizaçãoLocalização Onde receba o máximo de sol no inverno, Onde receba o máximo de sol no inverno, parte norte do terrenoparte norte do terreno
Forma e Forma e orientaçãoorientação
Forma rectangular com eixo E-W expõe a Forma rectangular com eixo E-W expõe a maior fachada a sul e reduz perdas inverno e maior fachada a sul e reduz perdas inverno e necessidades de arrefecimento no verãonecessidades de arrefecimento no verão
Fachada Fachada nortenorte
Deve ser convenientemente protegida: declive Deve ser convenientemente protegida: declive do terreno, talude ou redução de aberturasdo terreno, talude ou redução de aberturas
Arranjo Arranjo espaços intespaços int
Os espaços com menores exigências de Os espaços com menores exigências de aquec. ou ilumin. devem estar na zona norte – aquec. ou ilumin. devem estar na zona norte – tampãotampão
Entrada Entrada protegidaprotegida
Pequena e protegida dos ventos dominantesPequena e protegida dos ventos dominantes
JanelasJanelas Mais a S, SE e SW. Poucas a E, W e NMais a S, SE e SW. Poucas a E, W e N
33332004/20052004/2005 MEEC - Gestão de Energia em EdifícioMEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústrias e na Indústria
TSP TSP (abordagem quase reducionista)(abordagem quase reducionista)
Massa de Massa de armazenamento armazenamento térmicotérmico
As divisórias interiores devem ter As divisórias interiores devem ter capacidade adequada de capacidade adequada de armazenamento (espessura); a radiação armazenamento (espessura); a radiação deve ser preferencialmente difusadeve ser preferencialmente difusa
Isolamento Isolamento móvelmóvel
Os vãos envidraçados devem ter Os vãos envidraçados devem ter isolamento móvelisolamento móvel
SombreamentoSombreamento Devem ser previstos sombreamentos Devem ser previstos sombreamentos nos envidraçados a sulnos envidraçados a sul
Isolamento Isolamento exteriorexterior
O isolamento deve estar na caixa de ar O isolamento deve estar na caixa de ar ou no exterior – armazenamentoou no exterior – armazenamento
Arrefecimento Arrefecimento verãoverão
Prever ventilação natural para o verão Prever ventilação natural para o verão (estando assegurado o sombreamento)(estando assegurado o sombreamento)