2004/2005 meec - gestão de energia em edifícios e na indústria 1 ure em edifícios. tecnologias...

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 ……..


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 …


… … 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


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)


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


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


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


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


LocalizaçãoLocalização

Insolação;Insolação;

Humidade;Humidade;

Ventos predominantes;Ventos predominantes;

Sombreamento;Sombreamento;

Zonas verdes (zonas urbanas);Zonas verdes (zonas urbanas);

ManchasManchas de água. de água.


OrientaçãoOrientação

Energia incidente por dia médio, 51º NEnergia incidente por dia médio, 51º N


Movimento do solMovimento do sol


OrientaçãoOrientação


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


Envolvente - isolamentoEnvolvente - isolamento


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


Envolvente - isolamento - Envolvente - isolamento - materiaismateriais

(espessura equivalente)(espessura equivalente)


Envolvente - pontes térmicasEnvolvente - pontes térmicas


Envolvente - protecçõesEnvolvente - protecções


Envolvente – vãos e protecçõsEnvolvente – vãos e protecçõs


Envolvente - protecçõesEnvolvente - protecções

Fachada Sul

Fachada Norte


Envolvente - protecções Envolvente - protecções exterioresexteriores


Conforto térmicoConforto térmico

Aquecimento Aquecimento

(tipos de ganho externo)(tipos de ganho externo)


Conforto térmicoConforto térmico

Arrefecimento e ventilaçãoArrefecimento e ventilação

ventilação natural (ventos, ventilação natural (ventos, estratificação)estratificação)

arrefecimento evaporativoarrefecimento evaporativo


Conforto visualConforto visualIluminação naturalIluminação natural


Iluminação natural - Ex.Iluminação natural - Ex.osos

Clarabóia / Poço de luzClarabóia / Poço de luz


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


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


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


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


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)

2004/2005 meec - gestão de energia em edifícios e na indústria 1 ure em edifícios. tecnologias...

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