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DECISÕES DE PROJETO E SEU IMPACTO NA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DAS EDIFICAÇÕES Eng. Mecânico Fulvio Vittorino, Dr.

E-mail: [email protected] - � (11) 3767 4553

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Sumário

• Conceito de Eficiência Energética.

• O Consumo de Energia em Edificações.

�Brasil x Países de Clima Frio.

• As opções dos Projetistas.

• O comportamento térmico de edificações – Arquitetura Bioclimática.

• Efeito de Algumas Decisões de Projeto.

• Um edifício projetado visando a eficiência energética

24/11/2008 2 DECISÕES DE PROJETO E SEU IMPACTO NA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DAS EDIFICAÇÕES

Eng. Dr. Fulvio Vittorino

Por que se consome energia em edificações?

• Utiliza-se equipamentos para suprir necessidades dos usuários.

• Necessidades que só podem ser supridas com o consumo de energia. � Aquecimento de água para cozimento de alimentos;

• Necessidades decorrentes de decisões de projeto � Uso de energia elétrica em sistemas de resfriamento empregados para climatizar edifícios inadequados ao clima.



Quanto se consome de energia em um edifício?

• Depende da potência dos equipamentos e de quanto tempo eles são utilizados: �Uso no momento de necessidade � Chuveiro de alta potência para aquecer a água do banho em dia frio;

�Uso fora do momento de necessidade � Lâmpadas acesas sem que ninguém esteja no ambiente.

• Depende do rendimento energético do equipamento/sistema: �Quando novo � Selo Procel ; e

�Daquele decorrente do programa de manutenção.



Elementos que Consomem Energia em Edificações

• Iluminação Artificial �Interiores, exteriores, fachadas;

• Transporte Vertical �Elevadores, monta-cargas e Escadas Rolantes;

• Transporte Horizontal �Esteiras Rolantes e Transportadoras de Materiais;

• Bombeamento de água para consumo humano;

• Aquecimento de água �Higiene e Cocção



Elementos que Consomem Energia em Edificações

• Climatização Artificial � Resfriamento, Aquecimento, Ventilação, Umidificação,

Desmudificação, Bombeamento de água gelada/aquecida;

• Processos � Industriais: Usinagem, Conformação, Eletrodeposição, Moldagem,

ETC

� Para Serviços: Geração de Vapor, Refrigeração Alimentar, Imagem e Som, ETC

� Residenciais: Televisores, Ferro-de-Passar, Geladeiras, Freezers, ETC

� Administrativos: Equipamento de Informática; Centros de Telefonia;

� Combinação dos Anteriores.



Conceito de Eficiência Energética

• Para um edifício ser eficiente energeticamente, não basta ele possuir equipamentos de alto rendimento e operados de forma otimizada, mas também deve suprir as necessidades dos usuários com o menor consumo de energia possível ou mesmo sem consumir energia.

• Um edifício eficiente, para ter baixo consumo de energia, não pode prejudicar a satisfação de seus usuários.



Quem é o maior consumidor de energia nas edificações Brasileiras?

• Habitações: Chuveiros para aquecimento de água, refrigeradores/freezers, ferros de passar roupa.

• Edifícios de escritório: Sistemas de climatização, equipamentos de informática, iluminação artificial, elevadores.

• Supermercados: equipamentos de refrigeração de alimentos.



Como reduzir o consumo?

• Reduzir a demanda e Utilizar equipamentos mais eficientes!

• Em habitações, utilizar coletores solares.

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Enfocando instalações e equipamentos

• Revisão da instalação elétrica em geral, buscando sub-dimensionamentos e problemas de manutenção.

• Verificação do uso de equipamentos com alta eficiência energética (selo “A” do selo Procel): �Chuveiros; �Geladeiras; �Fogões; �Ventiladores; �Equipamentos de Ar-condicionado.

• Verificação de níveis de iluminamento em ambientes;



Enfocando instalações e equipamentos

• Avaliação e Substituição de lâmpadas e luminárias;

• Avaliação do funcionamento de elevadores (controle inteligente) e regeneração.

• Substituição de monitores de microcomputadores de tubos de raios catódicos para LCD;

• Instalação de sensores de presença em corredores, banheiros, salas de reunião.



Custo Durante a Vida do Edifício



Adequação Climática

• Países Frios �Temperatura Externa muito Baixa; �Sem Radiação Solar;

• Limitar a Perda de Calor � Economia de Energia em Sistemas de Aquecimento.

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Resistência Térmica X Carga Térmica

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Carga Térm

ica Total D

iária (W)

0 1 2 3 4

Resistência Térmica (m2.K/W)

Sem Forro Painel de Concreto-FI Laje Mista-FH

Carga Térm. Aquecimento x Res. TérmicaInverno - Parede Externa



A Evolução das exigências construtivas

França • Isolação térmica/regime permanente: usos e costumes; • 1974: economia de energia - aumento da isolação térmica -

redução de 25% no consumo de energia; • 1982: “selo alta isolação” - energia solar/ fontes internas -

redução adicional de 25% no consumo de energia; • 1989: “selo alta performance” - eficiência do sistema de

aquecimento - nova redução adicional de 25% no consumo de energia.



REDUÇÃO DO CONSUMO ENERGÉTICO APÓS 1974 EM HABITAÇÕES NOVAS

0

10

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1986

1987

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1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

Ano

Porcentagem

≈ 25%

≈ 25%

≈ 25%

G B C

Selo

AIT

SeloADE

Representação Gráfica das exigências francesas




• Características dinâmicas de troca de calor entre o edifício e o exterior. �Ao longo do dia, ocorrem ganhos e perdas de calor por todos os elementos de vedação.

�As fontes internas de calor e frio tem atuação intermitente.

• Não há parâmetros simples que caracterizem adequadamente o comportamento térmico das edificações.

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Resistência Térmica X Temperatura

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Temperatura do Ar (°C)

0 1 2 3 4

Resistência Térmica (m2.K/W)

Sem Forro Painel de Concreto-FI Laje Mista-FH

Temp. Máxima Diária x Res. TérmicaVerão - Parede Externa



Código Sanitário do Estado de São Paulo

Livro III - Saneamento das Edificações �Título II - Normas Gerais de Edificações

•Capítulo I - Dimensões Mínimas dos Compartimentos •Capítulo II - Insolação, Ventilação e Iluminação •Capítulo III - Especificações Construtivas – Art. 44 A área iluminante dos compartimentos deverá corresponder, no mínimo, a:

– I – nos locais de trabalho e destinados a ensino, leitura e atividades similares: 1/5 da área de piso;

– II – nos compartimentos destinados a dormir, estar, cozinhar, comer e em compartimentos sanitários: 1/8 da área de piso, com no mínimo 0,60 m2

– III – nos demais compartimentos: 1/10 da área de piso, com no mínimo 0,60m2.;



Projeto do Edifício

• O projeto do edifício é o ponto de partida para uma edificação sustentável. O projeto deveria ser feito de modo a minimizar, e até eliminar, o uso de sistemas de ar condicionado.

• Todos os preceitos da chamada arquitetura bio-climática, para adequação da edificação ao seu uso e ao seu entorno devem ser empregados.



Edifício

• Arranjo físico das edificações no terreno, com fachadas principais orientadas de forma a reduzir a exposição ao sol.

• Espaço aberto para circulação de ar e incidência de vento sobre as fachadas

• Aberturas: Pequenas e protegidas da incidência solar direta, porém permitindo o aproveitamento da luz natural difusa.



Edifício

• Envoltória opaca: Com características adequadas (isolante ou inércia) e cores claras nas faces externas;

• Utilização efetiva de ventilação natural: Disposição de aberturas de modo a aproveitar a incidência de ventos e propiciar a ventilação cruzada nos recintos;

• Sistema de iluminação artificial energeticamente eficiente (luminária+lâmpada+reator);

• ...



Quando o sistema construtivo deve ter elevada resistência térmica?

• Nas zonas climáticas A e D, o isolamento térmico é sempre benéfico.

• Nas zonas B e C, o isolamento térmico deve ser utilizado considerando a inércia térmica da edificação.



Recife - Verão - Casa Térrea

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Horário

Temperatura(C)

TE TI - Tijolo maciço TI - Painel 4cm

Material da parede de edificação de pequeno porte



Participação do ar condicionado

• Variável segundo o clima, a envoltória e o uso do edifício;

• Podem chegar a até 60% do consumo total da edificação.

� É o “espelho” do sistema construtivo, das

práticas de projeto e da execução da edificação.



Uso indiscriminado do Ar-Condicionado

Eficiência Energética?

Onde Isolar – Edificação de Pequeno Porte

Salvador Verão

0

20

40

60

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120

Sem Isolante Só Cobertura Cobertura e Paredes

Carga Máxima (W/m2)

Pesadas Médias Leves



Posição do Isolante nas Paredes

Isolamento Térmico de Paredes - Porto Alegre

0

5

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15

20

25

Externas-Fora

Externas-Dentro

Todas -Fora

Todas -Dentro

Externas-Fora

Externas-Dentro

Todas -Fora

Todas -Dentro

Posição do Isolante

Redução (%)

Capacidade do Equipamento

Demanda de Energia



Espessura do Isolamento

Porto Alegre - Isolamento da Cobertura

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0

Espessura do Isolamento (cm)

Carga Térmica Total Diária

(kWh/m2)



Recife - Verão - Casa Térrea

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Horário

Temperatura(C)

TE TI - Telhado vermelho TI - Telhado bege

Efeito da cor do telhado



Edifício da Ohbayashi



Edifício Ohbayashi

Implementação de 98 estratégias para redução do consumo de energia

• Sistema VAV

Estratégias clássicas

• Modulação de capacidade dos “chillers” • Uso de termoacumulação

• Automatização do uso de luminárias

• Uso de equipamentos mais eficientes • Localização e orientação otimizada do edifício. Aproveitamento do vento para ventilar a recepção e evitar a climatização

• Redução da área envidraçada

• Edifício cúbico 24/11/2008 35 DECISÕES DE PROJETO E SEU IMPACTO NA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DAS EDIFICAÇÕES


• Resfriamento do ar através de tubulação localizada abaixo da superfície

Medidas Inovadoras

e Estratégias

pouco exploradas

• Pele de vidro dupla na face sul do edifício.� Ventilação pela fachada

• Uso de coletores solares no teto para complementação do consumo de energia

• Controle da vazão do ar externo através da concentração de CO2

Edifício Ohbayashi



Edifício Ohbayashi



Condição de Aquecimento, no Inverno

AR EXTERNO

AMBIENTES DE PESQUISA


ESCRITÓRIOS

SALA DE COMPUTADORES

22°C 8°C

33°C

17°C

ÁGUA QUENTE

FACHADA EMPELE DUPLA

PRÉ-AQUECIMENTO VIA TROCADOR DE

CALOR

Edifício Ohbayashi



Condição de Resfriamento, no Verão

AR EXTERNO



ESCRITÓRIOS

SALA DE COMPUTADORES

26°C 31°C

34°C

ÁGUA GELADA

FACHADA EMPELE DUPLA

PRÉ-RESFRIAMENTO VIA TROCADOR DE

CALOR

TOMADA DE AR EXTERNO

VENTILAÇÃONATURAL

BRISES

FLUTUAÇÃO DOAR QUENTE

Outras Medidas Inovadoras

• Energia solar armazenada no sub-solo via circulação de água pelo solo. Aquecer o solo no inverno;

• Redução do fluxo luminoso devido ao sistema de iluminação artificial na região perimétrica do edifício, aproveitando a luz natural;

• Iluminância Geral Baixa e uso de iluminação localizada complementar;

• Controle da temperatura da água quente usada para fazer chá!



Esquema de Resfriamento pelo Solo



Centro Tecnológico do Ambiente Construído - CETAC

Eng. Mecânico Fulvio Vittorino, Dr.

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Agradeço pela Atenção!



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