estudo da integração de sistemas s olares ativos na ação ... · coletores de tubos de vácuo...

Estudo da integração de sistemas sArquitetura e da

João Pedro Pinheiro Gonçalves Carvalho

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em

Prof. Maria da Glória de

Eng. Fernando Vítor Marques da Silva

Presidente: Prof. Manuel de Arriaga Brito Correia Guedes

Orientador: Prof. Maria da Glória de Almeida Gomes

Vogal:

Estudo da integração de sistemas s olares ativose da ação do vento sobre estes s



ARQUITETURA

Orientadores:

Prof. Maria da Glória de Almeida Gomes

Eng. Fernando Vítor Marques da Silva

Júri



Vogal: Prof. Ana Paula Filipe Tomé

Abril de 2015

ativos na do vento sobre estes s istemas





III

Resumo

As energias renováveis, à escala global, têm sido tema de estudo nos últimos anos, sendo

que Portugal destaca-se no contexto europeu como um dos países com melhores condições

climatéricas para a implementação de sistemas que recorrem à energia solar.

Porém, muitas são as lacunas de informação que existem devido à inexistência de

informação adequada sobre a colocação dos sistemas solares, mais concretamente de painéis

fotovoltaicos e coletores solares nas construções correntes.

Nesta dissertação são analisadas as formas de integração dos painéis solares em Arquitetura,

através da caracterização dos diferentes tipos de sistemas solares ativos existentes e de exemplos

de aplicação. Por outro lado, para a sua implementação é necessário ter em atenção fatores que

podem comprometer a energia total captada pelos painéis e/ou a segurança estrutural, podendo

mesmo inviabilizar a sua colocação em edifícios. Um desses fatores é a ação do vento nos painéis,

tendo-se realizado uma campanha experimental em túnel de vento para avaliar a ação do vento em

painéis solares colocados em coberturas inclinadas, usando diferentes incidências do vento e

orientações dos painéis.

Os resultados apresentados revelam que nas melhores orientações solares (que no

Hemisfério Norte é o quadrante Sul), a energia solar total captada é claramente superior (em cerca de

21%) do que para a Orientação Este mas que quando a colocação não é a mais adequada, isto é, os

painéis se encontram mais afastados da cobertura, os coeficientes de pressão diferenciais são mais

elevados colocando em risco a segurança dos próprios painéis.

PALAVRAS-CHAVE : Energias Renováveis | Painéis Fotovoltaicos | Coletores Solares | Integração

em Arquitetura | Ação do Vento

V

Abstract

Renewable energy, in a global scale, has been the subject of multiple studies, whereas

Portugal stands out in the European context as one of the countries with the best weather conditions

for the implementation of systems that use solar energy.

However, there are still a lot of information gaps due to the inexistence of adequate rules on

solar systems installation, specifically photovoltaic panels and solar collectors on existing

contemporary constructions.

This dissertation analyzes the ways of integrating solar panels on Architecture, through the

characterization of the different types of active solar systems and examples of application. On the

other hand, for those implementation is necessary to take into account many factors that can

compromise the overall energy captured by the panels or the structural safety and may even impair

their location on buildings. One of those factors is the wind loads on the panels, and an experimental

campaign in a wind tunnel has been conducted to evaluate the wind action on solar panels placed on

pitched roofs, using different wind directions and azimuths for the panels.

The obtained results reveal that in the best solar conditions (in the Northern Hemisphere is the

Southern quadrant), the total solar energy captured by the solar systems is clearly higher

(approximately 21%) than for the East orientation, but on the other hand, if the location is not the most

appropriate, as when the panels are most distant from the roof, the differential pressure coefficients

are higher, putting at risk the security of the solar systems.

KEYWORDS: Renewable Energy | Photovoltaic Panels | Solar Collectors | Integration in Architecture |

Wind Loads

VII

Agradecimentos

Gostaria de agradecer à Professora Maria da Glória Gomes e ao Engenheiro Fernando

Marques da Silva não só pela motivação mas principalmente pelo auxílio que prestaram ao longo

destes meses de trabalho.

À Raquel Fonseca, a disponibilidade em ajudar na investigação.

Às Professoras Ana Tomé e Helena Rua (do ISTAR) e ao Atelier Norigem pela ajuda na

execução de todas as peças da maquete experimental.

E por último, à minha Mãe, ao meu Pai e Amigos em geral, por me terem sempre

acompanhado nos bons e maus momentos, não deixando que eu fraquejasse ou esmorecesse. Sem

eles nada seria possível.

Um grande Obrigado a todos!

IX

ÍNDICE

1. Introdução ..................................... ...................................................................... 1

1.1. Enquadramento e objetivos .................................................................................................................... 3

1.1.1. Enquadramento .............................................................................................................................. 3

1.1.2. Objetivos gerais .............................................................................................................................. 5

1.2. Metodologia de trabalho .......................................................................................................................... 5

1.3. Estrutura da dissertação ......................................................................................................................... 6

2. Aplicação de sistemas solares em Arquitetura .................................................... 9

2.1. Energia solar ......................................................................................................................................... 11

2.2. Painéis fotovoltaicos ............................................................................................................................. 12

2.2.1. Silício monocristalino .................................................................................................................... 13

2.2.2. Silício policristalino ....................................................................................................................... 14

2.2.3. Silício amorfo ................................................................................................................................ 14

2.2.4. Outras aplicações fotovoltaicas .................................................................................................... 15

2.3. Coletores solares .................................................................................................................................. 17

2.3.1. Coletores planos .......................................................................................................................... 18

2.3.2. Coletores concentradores e concentradores parabólicos ............................................................ 19

2.3.3. Coletores de tubos de vácuo ........................................................................................................ 20

2.4. Integração de sistemas solares em Arquitetura .................................................................................... 22

2.4.1. Cobertura ..................................................................................................................................... 22

2.4.1.1. Cobertura inclinada ...................................................................................................................... 22

2.4.1.2. Cobertura plana ........................................................................................................................... 23

2.4.2. Fachada ....................................................................................................................................... 25

2.4.3. Levantamento de novas soluções e aplicação de sistemas solares ativos .................................. 26

2.4.4. Exemplos de integração arquitetónica de painéis solares ............................................................ 28

2.5. Considerações finais ............................................................................................................................. 40

3. Efeito do vento em edifícios e sistemas solares ............................................ 41

3.1. Conceitos teóricos da ação do vento em edifícios ................................................................................ 44

3.1.1. Camada limite atmosférica (CLA) ................................................................................................. 44

3.1.2. Turbulência do vento .................................................................................................................... 45

3.1.3. Velocidade média do vento e perfil logarítmico ............................................................................ 46

3.1.4. Coeficientes de pressão e de força atuantes em edifícios ........................................................... 46

3.1.5. Efeitos da separação do escoamento nas arestas ....................................................................... 48

3.2. Eurocódigo – Análise da ação do vento em estruturas ......................................................................... 49

3.2.1. Pressões exteriores num edifício ................................................................................................. 50

3.2.2. Velocidade de referência do vento ............................................................................................... 50

3.2.3. Velocidade média do vento a determinada cota........................................................................... 50

3.2.4. Turbulência do vento .................................................................................................................... 51

X

3.2.5. Pressão dinâmica de pico ............................................................................................................ 51

3.2.6. Força do vento ............................................................................................................................. 52

3.2.7. Coberturas de duas vertentes ...................................................................................................... 52

3.2.8. Anexo Nacional – regras específicas ........................................................................................... 54

3.3. Ensaios regulamentares em sistemas solares ...................................................................................... 55

3.4. Trabalho experimental .......................................................................................................................... 58

3.4.1. Estudos sobre cargas de vento em painéis solares ..................................................................... 58

3.4.2. Caracterização do caso de estudo ............................................................................................... 63

3.4.3. Caracterização do túnel de vento e equipamentos de medição ................................................... 66

3.4.3.1. Túnel de vento .............................................................................................................................. 66

3.4.3.2. Tubos de Pitot-Prandtl .................................................................................................................. 67

3.4.3.3. Scanner - transdutor de pressão .................................................................................................. 68

3.4.3.4. Manómetro ................................................................................................................................... 69

3.4.4. Simulação da camada limite atmosférica no interior do túnel de vento ........................................ 69

4. Apresentação e discussão de resultados ......... .............................................. 71

4.1. Coeficientes de pressão obtidos ........................................................................................................... 73

4.1.1. Ângulo azimutal igual a 0º ............................................................................................................ 73

4.1.2. Ângulo azimutal igual a 45º .......................................................................................................... 76


4.2. Diferenças de coeficiente de pressão entre faces superior e inferior .................................................... 82

4.2.1. Ângulo azimutal igual a 0º ............................................................................................................ 82



4.3. Erros experimentais associados ........................................................................................................... 85

4.4. Simulação energética, económica e ambiental usando o programa Soltherm ...................................... 86

4.5. Considerações finais ............................................................................................................................. 90

5. Conclusão ......................................... ................................................................. 93

5.1. Conclusões gerais................................................................................................................................. 95

5.2. Propostas de desenvolvimento futuras ................................................................................................. 97

Referências bibliográficas ........................ .............................................................. 99

Anexos............................................. ....................................................................... 109

Anexo I – Resultados da atividade em túnel de vento ..................................................................................... 111

Anexo II – Relatórios do programa Soltherm ................................................................................................... 131

XI

Índice de Figuras

Figura 1.1 – Eras de Inovação desde 1785 ......................................................................................................... 4

Figura 1.2 – Organograma sobre a metodologia adotada .................................................................................... 6

Figura 2.1 – Ligação à rede elétrica dos painéis fotovoltaicos ........................................................................... 12

Figura 2.2 – Elementos de Silício monocristalino: a) Célula de silício monocristalino; b) Painel constituído por várias células de silício monocristalino .............................................................................................................. 13

Figura 2.3 – Tecnologias de Silício policristalino: a) Célula de silício policristalino; b) Painel fotovoltaico de silício policristalino ............................................................................................................................................. 14

Figura 2.4 – Silício amorfo em painéis solares: a) Constituição simplificada de um painel de silício amorfo; b) Apresentação de painéis de silício amorfo ......................................................................................................... 15

Figura 2.5 – Filmes finos de captação solar: a) Aplicação de filme fino de Diseleneto de Cobre, Índio e Gálio - CIGS; b) Película fina de Telureto de Cádmio - CdTe; c) Película fina de Arseneto de Gálio ........................... 16

Figura 2.6 – Representação simplificada do circuito da energia solar numa residência (circulação forçada) .... 17

Figura 2.7 – Coletor solar plano: a) Esquema do interior de um coletor solar plano; b) Imagem de um coletor plano……………………………………………………………………………………………………………………….. 19

Figura 2.8 – Coletores concentrador e concentrador parabólico: a) Exemplo de coletor concentrador; b) Esquema do interior de um coletor concentrador parabólico ............................................................................. 20

Figura 2.9 – Coletor de tubos de vácuo: a) Apresentação de um coletor de tubos de vácuo usual; b) Esquema de transferência de calor nos tubos de calor...................................................................................................... 21

Figura 2.10 – Aspetos formais de integração de sistemas solares .................................................................... 22

Figura 2.11 – Painéis solares colocados sobre uma cobertura inclinada: a) Painéis fotovoltaicos sobre uma cobertura inclinada; b) Coletor solar colocado numa cobertura inclinada .......................................................... 23

Figura 2.12 – Painéis fotovoltaicos numa cobertura plana ................................................................................. 24

Figura 2.13 – Coletores solares assentes numa estrutura de suporte em cobertura plana ............................... 24

Figura 2.14 – Estruturas de suporte usadas para coletores térmicos: a) Estrutura em aço galvanizado; b) Estrutura em alumínio anodizado ....................................................................................................................... 24

Figura 2.15 – Bloco de cimento para suporte de painéis solares: a) Colocação de um painel fotovoltaico no bloco; b) Aspecto final após colocação do painel fotovoltaico ........................................................................... 25

Figura 2.16 – Aplicação de tecnologias solares em fachadas de edifícios: a) Fachada fotovoltaica ventilada; b) Fachada com coletores solares colocados ........................................................................................................ 25

Figura 2.17 – Exemplo de colocação de cor nos absorsores ............................................................................. 26

Figura 2.18 – Aplicação de parede solar para aquecimento de ar ..................................................................... 26

Figura 2.19 – Diversas soluções solares para edifícios: a) Colocação de telhas solares numa cobertura; b) Filme fino aplicado em fachada envidraçada ..................................................................................................... 27

Figura 2.20 – Flexibilidade dos filmes finos fotovoltaicos: a) em cobertura; b) em fachada orientada a Sul e cobertura ........................................................................................................................................................... 28

Figura 2.21 – Fotografias de casos de integração arquitetónica indevida ......................................................... 29

Figura 2.22 – Vista da fachada e coberturas do LABSOL .................................................................................. 30

Figura 2.23 – Fachada do Edifício Solar XXI em Lisboa .................................................................................... 31

Figura 2.24 – Imagem exterior de uma habitação em Cudrefin ......................................................................... 32

Figura 2.25 – Edifício de Escritórios – Doxford International Business Park em Sunderland ............................ 33

Figura 2.26 – CO2 Neutral Housing .................................................................................................................... 34

Figura 2.27 – Fachada de um edifício da Utopia Garden Project em Dezhou ................................................... 35

XII

Figura 2.28 – Edifício Festo AG & Co. KG em Esslingen ................................................................................... 36

Figura 2.29 – Habitação em Rankweil – Vorarlberg ........................................................................................... 37

Figura 2.30 – Fachadas do Centro Operacional da Brisa .................................................................................. 38

Figura 2.31 – Habitação em Nenzing – Voralberg ............................................................................................. 39

Figura 2.32 – Aspetos a ter em conta num projecto de um edifício com sistemas solares ................................ 40

Figura 3.1 – Painéis solares danificados pela ação do vento............................................................................. 43

Figura 3.2 – Esquema representativo da camada limite atmosférica ................................................................. 44

Figura 3.3 – Exemplo de registo da velocidade do vento com o tempo decorrido ............................................. 45

Figura 3.4 – Distribuição de coeficientes de pressão em habitações: a) de cobertura inclinada; b) de cobertura plana .............................................................................................................................................................. 47

Figura 3.5 – Resposta dos edifícios à ação do vento ......................................................................................... 48

Figura 3.6 – Vórtices em forma cónica criados numa pequena residência ........................................................ 48

Figura 3.7 – Escoamento de vento em torno de um edifício de pequenas dimensões (com cobertura de ângulo entre 10 e 20º) ................................................................................................................................................... 49

Figura 3.8 – Esquema das zonas da cobertura de duas águas (correspondentes a letras) definidas no Eurocódigo 1 ...................................................................................................................................................... 53

Figura 3.9 – Modelo reduzido do edifício em PVC branco e dos painéis solares em acrílico, à escala 1:20: a) vista superior da maquete com painéis localizados na posição mais distante da cobertura; b) painel solar à escala 1:20 com especificações de medição; c) vista superior da maquete com painéis localizados na posição mais próxima da cobertura; d) vista lateral dos painéis solares e da maquete .................................................. 64

Figura 3.10 – Identificação das tomadas de pressão consideradas nos ensaios: a) face superior do painel A; b) face inferior do painel A; c) face superior do painel B; d) face inferior do painel B ............................................ 64

Figura 3.11 – Vista da cobertura com representação dos ângulos azimutais para cada configuração de painéis solares: a) ângulo azimutal de 0º; b) ângulo azimutal de 45º; c) ângulo azimutal de 90º .................................. 65

Figura 3.12 – Representação esquemática das direções de vento analisadas na campanha experimental ..... 65

Figura 3.13 – Monitorização dos resultados dos ensaios e parte do túnel de ensaios ...................................... 67

Figura 3.14 – Tubos Pitot usados na experiência a) Tubo Pitot-Prandtl de apoio à medição da pressão de escoamento para cotas inferiores e perturbadas; b) Tubo Pitot-Prandtl fixado no teto que mede a pressão não perturbada do escoamento ................................................................................................................................ 68

Figura 3.15 – Transdutor de pressão semelhante ao utilizado na campanha experimental .............................. 68

Figura 3.16 – Exemplo de Micromanómetro Van-Essen do tipo Betz idêntico ao utilizado ................................ 69

Figura 3.17 – Simulação da camada limite atmosférica no interior do túnel de vento: a) Esquema da Camada Limite Atmosférica segundo o Método de Irwin e altura dos pináculos; b) Fotografia da simulação em túnel de vento. .............................................................................................................................................................. 70

Figura 4.1 – Coeficientes de pressão por zona de medição nas faces frontais - incidências de 0º e 150º (azimute de 0º). .................................................................................................................................................. 74

Figura 4.2 – Coeficientes de pressão por zona de medição nas faces frontais - incidências de 210º e 315º (azimute de 0º). .................................................................................................................................................. 74

Figura 4.3 – Coeficientes de pressão por zona de medição nas faces a tardoz - incidências de 45º e 135º (azimute de 0º). .................................................................................................................................................. 75

Figura 4.4 – Coeficientes de pressão por zona de medição nas faces a tardoz - incidências de 180º e 240º (azimute de 0º). .................................................................................................................................................. 76

Figura 4.5 – Coeficientes de pressão por zona de medição nas faces frontais - incidências de 135º e 150º (azimute de 45º). ................................................................................................................................................ 76


XIII

Figura 4.7 – Coeficientes de pressão por zona de medição nas faces a tardoz - incidências de 0º e 45º - Painel B (azimute de 45º).............................................................................................................................................. 78

Figura 4.8 – Coeficientes de pressão por zona de medição nas faces a tardoz - incidências de 225º e 240º - Painel B (azimute de 45º). .................................................................................................................................. 78



Figura 4.11 – Coeficientes de pressão por zona de medição nas faces a tardoz - incidências de 0º e 135º (azimute de 90º). ................................................................................................................................................ 81

Figura 4.12 – Coeficientes de pressão por zona de medição nas faces a tardoz - incidências de 270º e 315º (azimute de 90º). ................................................................................................................................................ 81

Figura 4.13 – Representação da força de vento conforme o valor de diferença de pressão obtido: a) sobrepressão; b) sucção. .................................................................................................................................. 82

Figura 4.14 – Coeficientes de pressão diferenciais para as incidências de 135º e 270º (azimute de 0º). ......... 83

Figura 4.15 – Coeficientes de pressão diferenciais para as incidências de 135º e 240º (azimute de 45º). ....... 84

Figura 4.16 – Coeficientes de pressão diferenciais para as incidências de 120º e 135º (azimute de 90º). ....... 84

Figura 4.17 – Coeficientes de pressão diferenciais para a incidência de 240º (azimute de 90º). ...................... 85

Figura 4.18 – Face tardoz do painel e tubos de silicone associados ao painel solar. ........................................ 86

Figura 4.19 – Janela de abertura do programa Soltherm. .................................................................................. 87

Figura 4.20 – Vista tridimensional simplificada e alçado esquemático de soluções construtivas adaptáveis a situações de painéis solares dissociados da cobertura: a) Inclusão de mansardas com forma triangular; b) Inclusão de mansardas com forma semicilíndrica. ............................................................................................. 91

XV

Índice de Tabelas

Tabela 2.1 – Síntese de vantagens e desvantagens do uso de energia solar ................................................... 11

Tabela 3.1 – Coeficientes de pressão exterior para coberturas de duas vertentes (Direção de Vento θ=0º) .... 53

Tabela 3.2 – Coeficientes de pressão exterior para coberturas de duas vertentes (Direção de Vento θ=90º) .. 54

Tabela 3.3 – Valores �� e �0 segundo a categoria de terreno ....................................................................... 55

Tabela 3.4 – Ensaios normativos sobre coletores solares ................................................................................. 56

Tabela 3.5 – Ensaios normativos sobre módulos fotovoltaicos .......................................................................... 57

Tabela 3.6 – Síntese de estudos anteriormente realizados sobre ação do vento em painéis solares ............... 59

Tabela 3.7 – Características do estudo efetuado em túnel de vento ................................................................. 66

Tabela 3.8 – Dimensões e características dos elementos da rugosidade aerodinâmica para o estudo, segundo o Método de Irwin ............................................................................................................................................... 70

Tabela 4.1 – Balanço anual de energia fornecida com diferentes características do sistema solar térmico ...... 88

Tabela 4.2 – Análise económica da implementação de coletores solares nos quatro casos de estudo ............ 89

Tabela 4.3 – Impactes ambientais evitados em todos os casos de estudo ........................................................ 89

XVII

Simbologia

� – área [m2]

�� – área de referência [m2]

�� – coeficiente de direcção [-]

� – coeficiente de exposição [-]

– coeficiente de força [-]

– coeficiente de orografia [-]

�� – coeficiente de pressão exterior [-]

��,� – coeficiente de pressão exterior local (1 m2) [-]

��,�� – coeficiente de pressão exterior global (10 m2) [-]

�,� – coeficiente de pressão na face superior [-]

�,� – coeficiente de pressão na face inferior [-]

� – coeficiente de rugosidade [-]

�. � – coeficiente estrutural [-]

�� – coeficiente de sazão [-]

�� – diferença de coeficiente de pressão [-]

� – força [N]

�� – força do vento [N]

G – nível de radiação [W/m2]

H – irradiação diária [MJ/m2]

��(�) – intensidade relativa de turbulência a determinada cota [%]

�� – coeficiente de turbulência [-]

��– coeficiente de terreno [-]

P – pressão [Pa]

� – pressão num dado ponto [Pa]

�� – pressão estática em condições de referência [Pa]

! !�" – pressão total [Pa]

� – pressão estática [Pa]

� – pressão dinâmica [Pa]

#$ – pressão dinâmica de referência [Pa]

#� – pressão dinâmica de pico [Pa]

T – temperatura [ºC]

%! – tempo total de amostragem de velocidade do vento [s]

&' – velocidade média de vento [m/s]

((%) – flutuação da velocidade instantânea de vento face à velocidade média [m/s]

&(%) – velocidade instantânea de vento [m/s]

&$ – velocidade de referência do vento [m/s]

XVIII

&$,� – valor básico da velocidade de referência do vento [m/s]

&�� – velocidade a 10 metros do solo [m/s]

&) – velocidade gradiente [m/s]

*� – pressão exterior [Pa]

z – cota altimétrica [m]

�+�� – cota altimétrica mínima [m]

z0 – rugosidade aerodinâmica [m]

��,�� – valor z0 para a categoria de terreno II [m]

α – ângulo de inclinação [º]

θ – direção de vento [º]

, – desvio padrão da velocidade [m/s]

- – massa volúmica [kg/m3]

. – altura da Camada Limite Atmosférica [m]

XIX

Acrónimos e Siglas

AC – Alternating Current

ASCE – American Society of Civil Engineers

CFD – Computational Fluid Dynamics

CLA – Camada Limite Atmosférica

CPC – Colector Parabólico Concentrado

DC – Direct Current

EN – European Norm

EPBD – Energy Performance of Buildings Directive

FV – Fotovoltaico

IEC – International Electrotechnical Commission

I-V – Intensidade – Voltagem

LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil

LNEG – Laboratório Nacional de Energia e Geologia

NOTC – Nominal Operacional Temperature Cell

NP – Norma Portuguesa

NZEB – Near Zero Energy Building

PVC – Polyvinyl chloride

REH – Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação

rpm – Rotações por minuto

STC – Standard Test Conditions

VAL – Valor Atual Líquido

1

01 Introdução

1.1. Enquadramento e objetivos

1.2. Metodologia de trabalho

1.3. Estrutura da dissertação

3

1. Introdução

1.1. Enquadramento e objetivos

1.1.1. Enquadramento

O consumo de energia é um dos maiores problemas que preocupa a sociedade

contemporânea. Historicamente, o consumo de combustíveis fósseis, para satisfação das

necessidades mais básicas, teve o seu primeiro grande aumento no século XIX com a Revolução

Industrial através da mecanização, induzindo uma pressão sobre o ambiente que outrora não existia

(Costa, 2012).

Consequentemente, para além dos vários progressos tecnológicos, houve uma procura e

exploração desenfreadas destas fontes energéticas que desencadearam um aumento da poluição

atmosférica com um claro acréscimo de emissões de Dióxido de Carbono (CO2).

Sobretudo depois da Segunda Guerra Mundial, a utilização massiva de combustíveis fósseis

criou novos hábitos que beneficiaram a qualidade de vida da sociedade e possibilitou a expansão

populacional em grande parte do século XX (Lavado, 2009). Esta dependência teve também um

grande impacto negativo: o aumento do efeito de estufa e da temperatura média global e,

consequentemente, o aumento do nível médio das águas do mar. Porém, este uso de combustíveis

fósseis não renováveis continua até aos nossos dias.

A reflexão de que é necessário fazer alterações nos hábitos de consumo surge no final do

século XX, sendo que existe uma maior preocupação com a sustentabilidade e o uso de outros tipos

de energia que diminuam o consumo de combustíveis fósseis. A Figura 1.1 mostra as várias fases de

inovação desde a Revolução Industrial que enunciam alguns dos factos anteriormente descritos.

Como forma de diminuir o consumo de combustíveis fósseis e as emissões de CO2, a União

Europeia publicou a diretiva EPBD (2010) sobre o desempenho energético em edifícios que fomenta

o uso de fontes de energia renováveis como a energia solar, uma vez que se estima que cerca de

40% dos recursos energéticos, atualmente, são usados no sector dos edifícios (Costa, 2012). Assim

sendo, e tal como é defendido pela Diretiva 2010/31/EU (EPBD, 2010), com a definição de NZEB

(Near Zero Energy Building), é cada vez mais importante existir uma microgeração de energia como

forma de contribuir para um paradigma energético mais sustentável.

Segundo a EPBD, num NZEB ou “Edifício com necessidades quase nulas de energia”, as

necessidades energéticas devem ser satisfeitas pela utilização de energias renováveis produzidas no

local ou na sua envolvente.

4

Figura 1.1 – Eras de Inovação desde 1785 (adaptado de Climate Protection Manual, 2007)

A diminuição das necessidades energéticas em edifícios para valores quase nulos só poderá

ser conseguida recorrendo a essas energias renováveis e, por esse motivo, é de fulcral importância

ter um conhecimento completo sobre que novas formas existem de lidar com energia. Para solucionar

esta questão, e pensando que será sempre necessário consumir energia para viver, deve haver um

claro investimento e estudo em fontes de energia que para além de serem renováveis, devam ser

eficientes aquando da sua utilização e acessíveis a qualquer um. Portugal, sendo um dos países com

maior número de horas de sol por ano em toda a Europa deve potenciar a utilização da energia solar

(Pereira, 2011).

Com esta mudança na perceção do uso de recursos energéticos renováveis, os sistemas

solares térmicos e os sistemas solares fotovoltaicos (FV) colocados tanto em telhados como em

fachadas têm sido largamente utilizados na última década, sendo que foram desenvolvidos vários

estudos sobre a sua eficiência energética, como o desenvolvido por Costa (2012). No entanto, a falta

de conhecimento sobre o tema tem levado vários projetistas a cometer erros na inserção e integração

dos sistemas em edifícios, criando novos desafios arquitetónicos.

Estes equipamentos e a sua estrutura de suporte são sensíveis à carga induzida pelo vento e

tanto a regulamentação como os códigos de boa prática oferecem pouca ajuda para os projetistas

sobre que disposições devem ser adotadas. Por outras palavras, a avaliação das cargas provocadas

pelo vento aplicadas em painéis solares desempenha um papel primordial para fins de conceção.

Ainda assim, o efeito de um determinado número de fatores, tais como a envolvente urbana ou rural,

a exposição à ação do vento a montante, a cércea da construção e a inclinação do painel devem ser

cuidadosamente estudados em todos os procedimentos computacionais e experimentais (Xypnitou,

2012).

5

1.1.2. Objetivos gerais

A presente dissertação pretende, numa primeira fase, perceber como interagem os sistemas

solares ativos com a Arquitetura de uma forma geral e, numa segunda fase, estudar, por via

experimental, a ação do vento sobre estes elementos considerando diversos ângulos de orientação

dos painéis e da incidência de vento.

Reunindo conjuntamente todos estes elementos poder-se-á inferir de que forma os sistemas

solares devem estar acertadamente inseridos na linguagem arquitetónica e coincidentemente,

estarem menos expostos a fatores climáticos adversos.

1.2. Metodologia de trabalho

Enquanto metodologia da própria investigação, todo o trabalho em si, esteve distribuído em

três grandes fases: a Pesquisa, a Avaliação Experimental e, por último, a Análise e Reflexão.

• A Pesquisa incidiu maioritariamente em perceber, recolher informações bibliográficas e

tratá-las de modo a conseguir realizar a fase seguinte, experimental, tendo os

conhecimentos adequados sobre sistemas solares aplicados à construção e conceitos-

base de ação do vento.

• A Avaliação Experimental consistiu em realizar estudos em túnel de vento usando uma

maquete de pequenas dimensões com a finalidade de determinar e quantificar a ação do

vento nos sistemas solares colocados sobre a cobertura da maquete. Consequentemente,

inseriu-se também, nesta fase, o tratamento e seleção de dados recolhidos com a

experiência. Paralelamente a esta investigação, utilizou-se o software Soltherm que

permite perceber à escala do consumidor que benefícios existem ao usarem-se painéis

solares.

• A Análise e Reflexão consistiu na discussão dos resultados obtidos e permitiu perceber

quais os problemas inerentes à colocação de sistemas que recorrem à energia solar e de

que forma se pode melhorar e otimizar a sua utilização.

A Figura 1.2 ilustra as relações estabelecidas entre as diferentes componentes do trabalho

realizado.

6

Figura 1.2 – Organograma sobre a metodologia adotad a

1.3. Estrutura da dissertação

A dissertação encontra-se dividida em cinco capítulos: Introdução, Aplicação de sistemas

solares térmicos em Arquitetura, Efeito do vento em edifícios e sistemas solar, Apresentação e

discussão de resultados e Conclusão.

• A Introdução define os objetivos estipulados para o trabalho bem como o

enquadramento do tema abordado. É também apresentada a metodologia de trabalho

seguida e a estrutura de tese.

• O segundo capítulo, intitulado Aplicação de sistemas solares ativos em Arquitetura

mostra, numa primeira parte, como são compostos os diferentes sistemas solares e como

podem ser aplicados nos edifícios. São também apresentados casos de estudo onde é

possível verificar a aplicação desses mesmos sistemas procedendo-se a uma análise

crítica da sua integração arquitetónica.

• O terceiro capítulo descreve o Efeito do vento em edifícios e sistemas solares e

apresenta um estado da arte sobre a ação do vento em edifícios e em diferentes sistemas

que utilizam energia solar, em particular. São também descritos os procedimentos

adotados para a parte experimental do trabalho.

7

• O quarto capítulo, de Apresentação e discussão de resultados , exibe os resultados

experimentais mais relevantes acompanhados de uma apreciação crítica dos mesmos.

• Na Conclusão é apresentada uma síntese de aspetos analisados em toda a dissertação

e são apontadas algumas diretrizes a adotar em trabalhos futuros.

• Por último, apresentam-se as Referências bibliográficas e um conjunto de todos os

resultados experimentais obtidos, agrupados em Anexos .

9

02 Aplicação de sistemas solares em Arquitetura

2.1. Energia solar

2.2. Painéis fotovoltaicos

2.3. Coletores solares

2.4. Integração arquitetónica de painéis solares

2.5. Considerações finais

11

2. Aplicação de sistemas solares em Arquitetura 2.1. Energia solar

A Energia solar pode ser aproveitada em edifícios segundo:

• Estratégias passivas , onde as soluções construtivas adotadas assumem um papel

fundamental no aproveitamento adequado e direto da energia consoante as condições

locais.

• Estratégias ativas , que transformam a energia solar em energia elétrica ou térmica

(como os painéis fotovoltaicos e coletores solares, respetivamente, que são o objeto de

estudo do presente trabalho).

Em termos gerais, a energia solar atinge as camadas superiores da atmosfera terrestre com

uma intensidade (média) aproximada de 1373 W/m2 (Duffie e Beckman, 2006). Contudo, com a

absorção e reflexão a que está sujeita, cerca de 1000 W/m2 (70%) alcançam a superfície da Terra,

pelo que o seu uso para consumo humano poderia diminuir a utilização de outras fontes que são

esgotáveis e não renováveis.

A radiação solar pode ser dividida em três componentes que devem ser tidas em conta na

perceção da energia total que pode ser aproveitada: a radiação direta, a radiação refletida (da

superfície terrestre e dos objetos circundantes) e a radiação difusa por alguns elementos da

atmosfera (Plana et al., 2004).

Sendo esta uma energia renovável e não poluente, a sua procura tem vindo a aumentar nos

últimos anos, todavia há que refletir sobre as vantagens e desvantagens do uso deste tipo de fontes e

tecnologias associadas que estão resumidas na Tabela 2.1.

Tabela 2.1 – Síntese de vantagens e desvantagens do uso de energia solar (adaptado de DomoSolar, 2014).

Vantagens Desvantagens

• É uma fonte inesgotável de energia.

• Não provoca poluição do meio ambiente, e é uma

energia limpa e acessível.

• Os custos operacionais são relativamente baixos

(face a outras fontes energéticas – fósseis /

nucleares) e é exigida pouca manutenção.

• A implementação in situ pode diminuir perdas

energéticas até ao seu uso final.

• A evolução científica permite graus de eficiência

moderados no aproveitamento da energia.

• O investimento inicial em novas tecnologias é

elevado.

• Só existe produção de energia solar durante o

período diurno.

• É desfavorável a sua utilização em locais ou

regiões com condições climáticas adversas.

• O retorno do investimento pode ser demorado em

alguns casos, tendo em conta as necessidades

energéticas de cada edifício.

12

Neste capítulo, após esta reflexão geral sobre o uso do sol enquanto fonte energética, e como

vem sendo referido, procura-se mostrar os diferentes tipos de sistemas solares sobre os quais os

projetistas se debatem e elegem comummente.

2.2. Painéis fotovoltaicos A forma de conversão mais conhecida de luz solar em eletricidade é realizada com recurso a

painéis fotovoltaicos. Este processo ocorre com a transformação de energia que proporcionam os

fotões (da luz solar) incidentes sobre materiais semicondutores e que produzem um campo elétrico1

capaz de produzir uma corrente elétrica no painel fotovoltaico. O silício é dos elementos mais usados

nestes painéis pois é capaz de realizar este efeito (Valente, 2011).

Como aplicações deste tipo de tecnologias destaca-se o abastecimento elétrico de edifícios

individualmente em sistemas autónomos e a interligação com a rede pública (sistemas ligados à

rede) – Figura 2.1, através da geração de mais energia do que a necessária ou então através do

fornecimento à rede de toda a energia produzida a um preço mais elevado do que a energia

comprada, amortecendo o investimento realizado.

Figura 2.1 – Ligação à rede elétrica dos painéis fo tovoltaicos (adaptado de Costa, 2012).

Nas instalações usuais de painéis fotovoltaicos – Figura 2.1, existe um gerador fotovoltaico

(composto por um ou mais painéis em série ou em paralelo), os cabos AC e DC, a caixa de junção

1 Um campo elétrico, neste contexto, é definido por uma diferença de potencial no interior das células do painel fotovoltaico.

13

(com interruptor de corte geral e dispositivos de proteção), o inversor (para mudança do tipo de

corrente) e mecanismos de proteção e aparelho de medida (Costa, 2012).

Existem vários tipos de painéis fotovoltaicos: os de silício monocristalino ou policristalino e os

filmes finos (de silício amorfo, de arseneto de gálio, diseleneto de cobre e índio e de telureto de

cádmio), que se encontram descritos de forma mais detalhada nos subcapítulos seguintes.

2.2.1. Silício monocristalino

Os painéis de Silício monocristalino representam a primeira geração de dispositivos

fotovoltaicos, porém as técnicas aplicadas são caras e bastante complexas. Possuem um rendimento

na geração de eletricidade moderadamente elevado (cerca de 15% em células comerciais e

aproximadamente 25% em células inovadoras ainda em investigação).

As células deste tipo de painéis (Figura 2.2) podem apresentar uma cor negra, azul escura ou

acinzentada. A diferença entre elas reside no facto das mais escuras serem antirreflectoras enquanto

que as de cor acinzentada não o são. Em termos de dimensão, têm espessuras de cerca de 0,3

milímetros sob formatos standard de 10, 12.5 ou 15 cm e são comercializadas usualmente em forma

circular ou semiquadradas (sendo estas últimas as mais usadas).

Neste tipo de células por se requerer que as estruturas atómicas sejam perfeitas, é

necessária uma grande quantidade de energia no seu fabrico.

Figura 2.2 – Elementos de Silício monocristalino: a) Célula de silício monocristalino (Solarvis Energy, 2014); b)

Painel constituído por várias células de silício monocristalino (Curto-Circuito, 2014).

a) b)

14

2.2.2. Silício policristalino

Os painéis de Silício policristalino possuem uma pureza mediana2 e, por este motivo, o seu

fabrico é menos dispendioso do que os anteriores. Todavia, as células resultantes (Figura 2.3 - a) têm

menor eficiência (entre 13 e 15% para as comerciais e aproximadamente 20,5% para as células de

laboratório) e cada célula é composta por cristais de dimensões milimétricas.

A sua cor pode ser azulada com a aplicação de um antirreflectante ou acinzentada no caso

inverso e as dimensões adotadas pelos fabricantes são semelhantes aos dos painéis de silício

monocristalino.

O facto de a sua produção ser mais barata, leva também a que o seu preço final seja menor e

a sua procura seja maior em determinados contextos chegando a 30% da quota de mercado (Costa,

2012). A estrutura das moléculas, como nesta situação é descontínua devido aos vários cristais

presentes nas células, intercepta em parte o movimento da corrente elétrica pelo que a potência de

saída é diminuída.

Figura 2.3 – Tecnologias de Silício policristalino: a) Célula de silício policristalino (MarSol, 2014); b) Painel

fotovoltaico de silício policristalino (Painéis Fotovoltaicos, 2011).

2.2.3. Silício amorfo

Os painéis de Silício amorfo são, de todas as tecnologias, a menos dispendiosa na produção

pois praticamente não existe uma organização atómica do silício. Por isso, o seu rendimento é

bastante baixo e as células comercializadas não possuem um rendimento superior a 8% (Costa,

2012), embora venha sendo gradualmente adotado em edifícios.

No que diz respeito à integração cromática nos próprios edifícios, o usual é comercializar-se

uma palete de cores entre o preto e o castanho.

2 Proveniente de um processo de fusão seguido de solidificação direcional.

a) b)

15

O seu processo de fabrico, devido à ineficiente estrutura do silício, recorre ao hidrogénio que

diminui as irregularidades existentes dando lugar a um composto de silício amorfo hidrogenado com

cerca de 0,001 milímetros de espessura assente num substrato com aproximadamente 1 a 3

milímetros.

Em termos de composição, estes painéis são constituídos por três camadas de silício (n, i e p,

por ordem ascendente) e anexados a elementos condutores: o vidro, o óxido transparente e a placa

de alumínio por debaixo das três camadas referidas – Figura 2.4.

Controversamente aos painéis de elementos cristalinos é possível, com esta estrutura

atómica, produzir células com dimensões máximas de dois por três metros de altura, sendo esta uma

das vantagens associadas.

Figura 2.4 – Silício amorfo em painéis solares: a) Constituição simplificada de um painel de silício amorfo; b)

Apresentação de painéis de silício amorfo (Direct Industry, 2014).

2.2.4. Outras aplicações fotovoltaicas

O progresso científico permitiu que hoje em dia sejam produzidos outro tipo de filmes finos.

Para além dos painéis de silício amorfo com pequenas espessuras, podem ainda serem fabricadas

películas de outros elementos como o Diseleneto de Cobre e Índio (podendo ainda ser acrescentado

o Gálio), o Arseneto de Gálio e o Telureto de Cádmio (Rüther, 2004).

Os compostos de Diseleneto embora sejam tóxicos e possuam elementos limitados em

quantidade na natureza (América do Sol, 2014), dão origem às tecnologias de filmes finos cuja

relação preço/rendimento é a mais proveitosa para o consumidor comum, pelo que o seu uso deve

ser estudado conforme a situação em questão.

Os módulos de Arseneto de Gálio, tal como os de Diseleneto, absorvem melhor a radiação

solar que os de silício usado nos tópicos anteriores mas requerem sistemas de funcionamento mais

dispendiosos consoante a direção solar. Uma outra vantagem deste elemento, associada à melhor

absorção, é o facto de se poder utilizar uma menor quantidade de material semicondutor de energia.

O Telureto de Cádmio, dando origem a células geralmente azuis escuras ou verde

acastanhado, pode também ser tóxico pelo que a sua utilização tem vindo a ser questionada nos

últimos anos. Por outro lado, e tal como acontece com outros dos elementos usados em filmes finos,

a) b)

16

a sua disponibilidade é inferior ao desejável. Neste tipo de células, podem ser usados processos

simples como a impressão em tela, a pirólise pulverizada e a disposição galvânica (Greenpro, 2004a).

A Figura 2.5 mostra exemplos da utilização destes componentes em tecnologias solares.

Figura 2.5 – Filmes finos de captação solar: a) Aplicação de filme fino de Diseleneto de Cobre, Índio e Gálio -

CIGS (Sun Connect, 2011); b) Película fina de Telureto de Cádmio - CdTe (Welche-Solaranlage, 2012); c)

Película fina de Arseneto de Gálio (Techgear, 2014).

Uma alternativa acessível comparada com as tecnologias de silício é um novo tipo de células

designadas de Células de Grätzel que usam o Dióxido de Titânio (TiO2) como semicondutor. No

entanto, não funciona em base de uma junção p-n no semicondutor, mas absorvem a luz num corante

orgânico, de forma semelhante ao modo como as plantas usam a clorofila para capturar a energia

solar através do processo de fotossíntese.

Em laboratório, estas células podem adquirir uma eficiência aproximada de 12% (Greenpro,

2004a).

c)

a) b)

17

2.3. Coletores solares Os equipamentos responsáveis pela recolha de energia solar para a empregar como fonte de

energia térmica são os coletores solares. Estes dispositivos são usados em processos de

aquecimento industriais, para climatizar os ambientes e ainda no aquecimento de águas sanitárias

para consumo humano (como se pode observar no caso de uma habitação na Figura 2.6). Em

situações como a esquematizada, normalmente existe um sistema auxiliar de aquecimento que

suprime as necessidades energéticas não satisfeitas pelos coletores solares.

Figura 2.6 – Representação simplificada do circuito da energia solar numa residência (circulação força da)

A função primordial dos coletores solares é a de permitir a passagem da radiação solar para o

seu interior para que seja transformada em calor e existem duas formas de se aplicar os coletores em

edifícios: através de sistemas termossifão ou por sistemas de circulação forçada.

O sistema termossifão, cujo investimento inicial é mais baixo, é composto por um conjunto de

coletores solares ligados a um depósito isolado e posicionado junto aos coletores a uma cota mais

elevada. A circulação é feita por convecção natural, pela diferença entre a densidade da água quente

que sobe no depósito e da fria que se desloca para a parte baixa do circuito (junto à entrada do

coletor). O caudal de circulação está por isso condicionado pela intensidade da radiação solar

incidente e pela água que se utiliza no consumo diário que é retirada da zona superior do depósito

solar.

Pode ainda ser previsto um circuito primário independente, em zonas onde existem riscos

constantes de congelação, e outras soluções com válvulas eletrocomandadas podem também ser

adaptadas, impedindo o retorno de água quente do depósito para o coletor em horas do dia sem

aproveitamento solar.

18

Os sistemas de circulação forçada – Figura 2.6, por sua vez, possuem uma bomba

circuladora que induz o movimento do fluido de transferência nos coletores e caracterizam-se por ter

um rendimento superior aos sistemas termossifão (Intelilar, 2009). É a diferença de temperatura da

água na saída dos coletores e na parte inferior do depósito que se encontra no interior do edifício que

faz com que uma unidade de controlo comande o funcionamento da bomba. No caso da temperatura

do fluido circulante ser inferior à do depósito é conveniente a instalação de válvulas antirretorno que

impeçam a circulação inversa (Água Quente Solar, 2014).

A solução de circulação forçada é arquitetonicamente bem integrada uma vez que a estética

do painel e do próprio edifício são melhoradas pela ausência do depósito no exterior, como acontece

nos sistemas termossifão.

Se os coletores forem instalados em zonas em que o risco de congelação é maior, deve-se

usar um fluido anticongelante como o glicol e sempre que possível deve-se ter em atenção a pressão

da rede e a composição típica da água no local.

Os sistemas solares térmicos podem ser ainda classificados como diretos ou indiretos,

conforme o número de circuitos que utilizam. Em sistemas diretos, a água que percorre o painel é a

que se destina ao consumo, enquanto que nos sistemas indiretos tal não acontece. Pode-se, por isso,

nestes últimos proceder ao tratamento da água que circula no painel com a finalidade de preservar os

dispositivos, uma vez que esta não se associa à que vai ser usada no quotidiano (Roriz, 2008).

De seguida, descrevem-se vários tipos de coletores solares, nomeadamente, os coletores

planos, os coletores concentradores e parabólicos e ainda os coletores de tubos de vácuo nos tópicos

seguintes 2.3.1 a 2.3.3.

2.3.1. Coletores planos

Os principais constituintes de um coletor plano são: a cobertura transparente, uma placa

absorsora e uma caixa isolada. Esta última para além de suprimir perdas energéticas que possam

ocorrer, resguarda o interior do coletor de qualquer ação exterior.

A cobertura do coletor deve ser transparente para permitir que ocorra efeito de estufa. Para

além disso, deve limitar as perdas de calor para o exterior e cumprir com o requisito de

estanqueidade à água. A placa absorsora, por sua vez, transforma a energia recolhida em calor, que

é transferido para os tubos dispostos em paralelo ou em serpentina. A eficiência do coletor pode ser

aumentada se existirem superfícies seletivas que se comportem como corpos negros e que assim

quase anulem a retransmissão de energia por emissão de radiação de ondas de grande comprimento

de onda – Figura 2.7.

Consoante os fabricantes, usualmente, as suas dimensões podem variar podendo ter uma

área entre 2 a 2,6 metros quadrados (Enrepo, 2014).

O calor obtido que é aproveitado no aqu

geralmente compreendidas entre os 50 e os 10

há que ter cuidado com zonas sensíveis dos

danos irreversíveis.

Figura 2.7 – Coletor solar plano: a)

plano (Vulcano, 2014).

Os coletores planos podem ainda, contrariamente aos mostrados

superfície de vidro, isto é, a cobertura transparente. Com isto, a superfície absorvente fica em

contacto direto com o exterior

(Probst e Roecker, 2012), em vez dos 50 a 100ºC atingidos normal

cobertura.

2.3.2. Coletores concentradores

Os coletores concentradores

perdas térmicas em geral. Este efeito é conseguido com o aumento da superfície interior de captação

face à zona onde a energia solar

entre a área de captação e a área de

Porém, sendo esta tecnologia

grande obstáculo nos casos em que a concentração é bastante elevada

for a concentração, menor é

dimensionamento, deve sempre ponderar estas duas condições.

rodar conforme a geometria solar, o que tornaria

consumidores. Habitualmente, não são muito usados em edifícios residenciais

arquitetónica é dificultada devido à sua forma

19

aproveitado no aquecimento de águas ou depósitos

geralmente compreendidas entre os 50 e os 100ºC, mas podendo chegar a 150ºC

há que ter cuidado com zonas sensíveis dos coletores para que o sobreaquecimento não cause

a) Esquema do interior de um coletor solar plano; b) Imagem de um

planos podem ainda, contrariamente aos mostrados na Figura 2.7


com o exterior alcançando-se temperaturas inferiores, da ordem

, em vez dos 50 a 100ºC atingidos normalmente pelos

concentradores e concentradores parabólicos

concentradores (Figura 2.8 - a) são equipamentos desenhados para diminuir as


face à zona onde a energia solar incide. Um coletor designa-se por concentrado

captação e a área de receção da radiação é substancialmente superior a 1.

tecnologia um grande avanço na recolha de energia solar, enfrenta um

grande obstáculo nos casos em que a concentração é bastante elevada, uma vez que quanto

é o ângulo de captação direta da radiação, pelo que, o seu

deve sempre ponderar estas duas condições. Logo, este tipo de

solar, o que tornaria este tipo de coletores mais dispendiosos

consumidores. Habitualmente, não são muito usados em edifícios residenciais

devido à sua forma arredondada.

a) b)

mento de águas ou depósitos a temperaturas

0ºC, mas podendo chegar a 150ºC. Por este motivo,

para que o sobreaquecimento não cause

Imagem de um coletor

na Figura 2.7, não possuir a


da ordem dos 50 a 65 ºC

mente pelos coletores com

são equipamentos desenhados para diminuir as


concentrador quando a razão

radiação é substancialmente superior a 1.

um grande avanço na recolha de energia solar, enfrenta um

ma vez que quanto maior

da radiação, pelo que, o seu

ste tipo de coletores deveria

is dispendiosos para os

consumidores. Habitualmente, não são muito usados em edifícios residenciais e a sua integração

Para além dos coletores

concentradores que são parabólicos (habitualmente designados de Winston ou CPC

parabólicos compostos). Estes

superiores a 70ºC, de poderem ser colocados em zonas fixas por serem planos e

realizar a captação de grande parte da

Uma característica importante deste tipo de dispositivo

que permite que a energia incidente na face transparente seja dirigida para superfícies absor

com formato circunflexo. Estas superfícies

assim a sua eficiência.

Figura 2.8 - Coletores concentrador e concentrador parabólico

2014); b) Esquema do interior de um

2.3.3. Coletores de tubos de vácuo

Os coletores de tubos de vácuo

transparente em que cada um possui tubos metálicos que têm como função absorver energia. As

suas dimensões não costumam, para usos residenciais, exceder os 2 metros

largura, embora sejam especificamente aconselhados para

energéticos devido ao facto de atingirem a

poderem ser adaptados aos usos domésticos de aquecimento

O rendimento de coletores

as perdas por convecção serem reduzidas mesmo em climas adversos

interior dos tubos.

Destacam-se dois tipos

fluxo direto.

Nos coletores de tubos de calor

para os tubos de cobre que se encontra

líquido de fácil evaporação ou

condensadores. A água fria que entra em contacto com os condensadores

a)

20

coletores concentradores usuais, existe um novo tipo de

concentradores que são parabólicos (habitualmente designados de Winston ou CPC

Estes coletores têm a vantagem de fazer o aquecimento a temperaturas

m ser colocados em zonas fixas por serem planos e

grande parte da radiação difusa (Portal das Energias Renováveis, 2015).

Uma característica importante deste tipo de dispositivo (Figura 2.8 - b) é a superfície

que permite que a energia incidente na face transparente seja dirigida para superfícies absor

com formato circunflexo. Estas superfícies controlam ainda a radiação direta incidente

concentrador e concentrador parabólico : a) Exemplo de coletor

de um coletor concentrador parabólico.

de tubos de vácuo

de tubos de vácuo – Figura 2.9 - a) - são constituídos por vários tubos de vidro


suas dimensões não costumam, para usos residenciais, exceder os 2 metros tanto na altura como na

pecificamente aconselhados para edifícios com grandes consumos

devido ao facto de atingirem altas temperaturas (120 – 180ºC), apesar de também

ser adaptados aos usos domésticos de aquecimento ambiente e de água

coletores de tubos de vácuo é elevado pelo nível de temperaturas

serem reduzidas mesmo em climas adversos, devido à inexistência de ar no

de coletores de tubos de vácuo: tubos de calor

de tubos de calor – Figura 2.9 – b), a radiação solar absorvida é transferida

de cobre que se encontram no interior dos tubos de vácuo e

de fácil evaporação ou volátil, subindo até ao ponto mais alto onde se encontra

água fria que entra em contacto com os condensadores (estando ela num depósito

b)

concentradores usuais, existe um novo tipo de coletores

concentradores que são parabólicos (habitualmente designados de Winston ou CPC – coletores

de fazer o aquecimento a temperaturas

m ser colocados em zonas fixas por serem planos e de conseguirem

(Portal das Energias Renováveis, 2015).

é a superfície refletora

que permite que a energia incidente na face transparente seja dirigida para superfícies absorsoras

incidente aumentando

coletor concentrador (Sopogy,

são constituídos por vários tubos de vidro


tanto na altura como na

edifícios com grandes consumos

180ºC), apesar de também

e de água sanitária.

temperaturas ser alto e

, devido à inexistência de ar no

de calor (heat pipe) e os de

absorvida é transferida

e que armazenam um

, subindo até ao ponto mais alto onde se encontram os

(estando ela num depósito

21

ou em circulação) absorve assim o calor que lhe é fornecido e produz-se água quente para consumo

humano. As placas absorsoras podem ser planas, convexas ou cilíndricas.

Nos coletores com tubos de fluxo direto, o fluido que faz a transferência de calor é conduzido

através de um sistema de tubos coaxiais (ou sistema tubo-entre-tubo) para a base do absorsor donde

se dirige para a caixa coletora, aumentando a temperatura do próprio fluido, ou flui através de um

tubo com forma em U.

Uma vantagem deste tipo de coletores é o de se poderem usar horizontalmente num telhado

plano ou com uma dada inclinação (Greenpro, 2004b).

Figura 2.9 – Coletor de tubos de vácuo: a) Apresentação de um coletor de tubos de vácuo usual (Dern, 2014);

b) Esquema de transferência de calor nos tubos de calor.

a) b)

22

2.4. Integração de sistemas solares em Arquitetura

Dado que o principal objetivo dos sistemas solares é captar a energia solar, é essencial

perceber quais as orientações solares mais favoráveis de forma a serem mais eficientes durante

todas as estações do ano.

Naturalmente, após este principal objetivo, deve-se pensar num outro tipo de objetivos de

diferente natureza como os aspetos construtivos, funcionais e formais que se ajustem ao objetivo

principal.

Quanto aos aspetos formais, a Figura 2.10 esquematiza os principais tipos de fatores que

influenciam a estética dos equipamentos solares em edifícios.

Figura 2.10 – Aspetos formais de integração de sist emas solares

Este tipo de sistemas só pode ser aplicado em locais, como uma cobertura ou fachada que

possibilitem a captação de energia.

Devido às diferentes especificidades que requerem, os painéis colocados em coberturas

inclinadas e planas vão ser explicados separadamente. Com este subcapítulo, procura-se ainda

perceber que outras utilizações estes sistemas podem ter para além da usual e que novos produtos

começam a aparecer no mercado com a intuito de auxiliar a escolha de acordo com a finalidade

exigida.

2.4.1. Cobertura

2.4.1.1. Cobertura inclinada

Tanto os painéis fotovoltaicos como os coletores solares podem ser adaptados a coberturas

inclinadas, sendo sempre uma carga estática a adicionar ao edifício.

Deve-se, sempre que possível, usar a mesma inclinação da cobertura na sua colocação para

que se obtenha um bom resultado em termos estéticos. Contudo, a maior parte dos painéis solares

requerem uma inclinação na maior parte das vezes superior a 20º e o desempenho energético é

23

sempre uma das principais condicionantes. A Figura 2.11 mostra exemplos de boa integração

arquitetónica de painéis solares no edificado.

Nos casos em que a orientação solar do painel é diferente da cobertura, recorre-se a uma

estrutura de suporte visível, o que, consequentemente, prejudica a integração na própria construção.

Nestes casos, ao existir um espaçamento significativo entre o painel e a cobertura inclinada, existem

cargas, nomeadamente devido à ação do vento que podem danificar estes equipamentos, como será

analisado posteriormente na presente investigação.

Em qualquer tipo de cobertura inclinada são necessários alguns cuidados na colocação dos

painéis, nomeadamente: i) a garantida de que a camada de impermeabilização da cobertura não é

afetada pela colocação dos painéis; ii) que as peças de união e os próprios perfis metálicos sejam

resistentes à corrosão e que o corte das telhas para fixação dos perfis ou substituição por uma

solução inclusiva seja feita com uma rebarbadora; iii) os tubos de conexão aos painéis devem estar

em boas condições e, no caso dos coletores solares, o isolamento térmico dos tubos deve ser

efetuado de forma completa e cuidada (Peuser et al., 2005).

Figura 2.11 – Painéis solares colocados sobre uma co bertura inclinada: a) Painéis fotovoltaicos sobre uma

cobertura inclinada (Greenest, 2014); b) Coletores solar colocado numa cobertura inclinada.

2.4.1.2. Cobertura plana

Nos casos em que se aplicam os painéis solares em coberturas planas, estes tomar qualquer

valor de inclinação – Figuras 2.12 e 2.13 – mas há que ter um especial cuidado nas estruturas de

suporte usadas para que se obtenha um bom resultado em termos estéticos, uma vez que em grande

parte das vezes, estas ficam visíveis.

É necessário, para além disso, ter em conta que a eficiência dos sistemas solares aumenta

com a proximidade do ângulo de inclinação dos painéis com a latitude do local, pelo que a colocação

de painéis sem inclinação em coberturas planas apenas é recomendada, do ponto de vista energético,

em zonas próximas da linha equatorial. Por outro lado, esta disposição leva ainda a que se acumulem

mais facilmente detritos, sujidade ou mesmo neve que pode não só diminuir os ganhos de energia

a) b)

24

mas também deteriorar dos alguns componentes dos painéis, como por exemplo no caso dos tubos

de vácuo em que a ação da neve acumulada entre os tubos pode causar ruturas nos mesmos.

Alguns autores defendem mesmo que a inclinação a adotar para estes dispositivos solares

deve ser igual à latitude diminuída de cinco graus 3 (Água Quente Solar, 2004).

Existem, no entanto, várias precauções devem ser tomadas para coberturas planas com

painéis inclinados: i) o espaçamento entre fileiras destes equipamentos deve impedir que haja

sombreamento; ii) deve-se, sempre que possível, não deixar o perímetro da cobertura ocupado para

que a reparação e manutenção sejam facilitadas; iii) as zonas de perfuração para colocação de

tubagens devem estar elevadas pelo menos 8 cm para que se garanta a impermeabilização a longo

prazo; iv) em caso de se colocarem suportes específicos para a colocação das estruturas deve-se ter

em conta o peso e os custos adicionais (Peuser et al., 2005).

Como verificado na Figura 2.13, os painéis estão montados sobre uma estrutura metálica.

Estas estruturas são usualmente feitas de aço e/ ou alumínio que conferem uma resistência

adequada aos painéis montados. A Figura 2.14 mostra um exemplo de estrutura de alumínio e um

exemplo de estrutura em aço galvanizado.

Figura 2.14 – Estruturas de suporte usadas para coletores t érmicos: a) Estrutura em aço galvanizado

(Insuatherm, 2011); b) Estrutura em alumínio anodizado (SolarPV4U, 2014).

3 Valor para o ano inteiro, embora para o Verão e para o Inverno possam ser usados valores diferentes de -10º e + 10º respetivamente.

Figura 2.12 – Painéis fotovoltaicos numa

cobertura plana (AEC, 2010)

Figura 2 .13 - Coletores solares assentes numa

estrutura de suporte em cobertura plana

a) b)

25

Existem ainda blocos de cimento que asseguram a mesma função de suporte em que são

colocadas peças metálicas de encaixe ao equipamento – Figura 2.15. Contudo, apenas são

fabricados para inclinações específicas sendo esta uma desvantagem deste tipo de estrutura face às

anteriores que podem, nalguns casos, ser ajustáveis.

Figura 2.15 – Bloco de cimento para suporte de pain éis solares: a) Colocação de um painel fotovoltaico no

bloco (Solarbloc, 2013); b) Aspeto final após colocação do painel fotovoltaico (Solarbloc, 2013).

2.4.2. Fachada

Na fachada podem ser colocados ambos os tipos de sistemas solares ativos – Figura 2.16.

Porém, alguns dos tipos de painéis que produzem energia térmica não são tão adaptáveis a esta

aplicação. Um exemplo deste facto são os coletores solares com reservatório associado, que para

além de inestético numa fachada, são um elemento que, devido ao seu peso e forma, devem estar

numa cobertura.

Por este motivo, tanto para energia elétrica como para energia térmica devem-se escolher

painéis planos com suporte direto à própria fachada que permitam uma uniformidade como nas

imagens seguintes e consigam suster o peso dos dispositivos sobrepostos.

Figura 2.16 – Aplicação de tecnologias solares em f achadas de edifícios: a) Fachada fotovoltaica ventilada

(Onyx Solar, 2014); b) Fachada com coletores solares colocados (AllChem, 2013).

a) b)

a) b)

26

Os sistemas solares ativos integrados em fachadas, podem também reduzir a espessura de

isolamento térmico necessário mas nunca o substituir na totalidade. Pelo facto de se poder fazer uma

escolha destes sistemas em vez de outro tipo de elementos decorativos para fachadas mais

dispendiosos pode existir uma redução nos custos em geral, dependendo do mercado em que são

comercializados (Peuser et al., 2005).

As principais desvantagens da disposição dos painéis solares em fachadas estão

relacionadas principalmente com a diminuição do rendimento dos sistemas solares, em particular nas

zonas equatoriais em que os raios solares são bastante oblíquos em todas as estações do ano, e

com os maiores gastos na colocação de tubagens devido essencialmente à localização de vãos

envidraçados que podem fazer aumentar a distância entre os painéis e os pontos de utilização.

2.4.3. Levantamento de novas soluções e aplicação d e sistemas solares ativos Nos últimos anos, surgiram no mercado e têm sido estudadas soluções de sistemas solares

com novas formas de adaptação.

De entre as várias soluções que têm vindo a ser desenvolvidas, destacam-se: a colocação de

cores nos absorsores dos painéis o que, em certos casos, pode melhorar cromaticamente a

integração arquitetónica; as telhas solares nas mais variadas formas e dimensões; algumas soluções

para paredes exteriores e vãos envidraçados e ainda alguns tipos de tecnologias que se conseguem

adaptar a varandas.

Relativamente a colocar outras cores que não as habituais em painéis, atualmente é possível

utilizar uma ampla palete de cores que permite aos projetistas escolher qual a cor que desejam e

melhor se harmoniza com o projeto de arquitetura - Figura 2.17.

Outro exemplo de uma nova tecnologia a ser implementada em edifícios, que permite um

aquecimento do ar interior promovendo ao mesmo tempo uma eficaz qualidade do ar, sendo por isso

uma solução economicamente e ambientalmente viável são as paredes da empresa Solar Wall. Por

Figura 2.17 – Exemplo de colocação de cor nos

absorsores (AEE Intec, 2014)

Figura 2.18 – Aplicação de parede solar para

aquecimento de ar (Solar Wall, 2014)

27

outro lado, este tipo de solução pode também ser adaptado a coberturas. A Figura 2.18 mostra uma

aplicação deste tipo de solução construtiva em paredes.

As telhas solares são, de todos os novos dispositivos, os que trouxeram uma nova forma de

refletir projetualmente em que a fronteira entre o desenho ativo e o passivo é quase quebrada. Estas

telhas fabricadas com silício monocristalino, como as visíveis na Figura 2.19 a), para além de

cumprirem a sua principal função de recolha energética para consumo humano, asseguram a

estanqueidade da cobertura, são fáceis de instalar e possibilitam a ventilação na parte inferior das

mesmas (Umbelino, 2014).

Figura 2.19 – Diversas soluções solares para edifíc ios: a) Colocação de telhas solares numa cobertura

(Umbelino, 2014); b) Filme fino aplicado em fachada envidraçada (Schüco, 2014)

No que diz respeito a soluções para fachadas opacas e envidraçadas existem filmes finos que

podem ou não adquirir vários graus de transparência recorrendo a um tratamento a laser (como, por

exemplo, a solução ProSol TF da Shueco – Figura 2.19 b) que se tornam bastante procurados por ter

esta ambivalência de aplicações (Schüco, 2014).

Alguns destes produtos comercializados podem ter outro tipo de utilizações que não a

simples produção de energia para consumo humano. Preferencialmente, procura-se que os

equipamentos solares tenham esta ampla funcionalidade, reduzindo alguns custos e, por outro lado,

beneficiando a imagem do próprio edifício.

As dimensões, as cores e as texturas são, acima de tudo, as características mais trabalhadas

por algumas empresas que produzem estas tecnologias para satisfazer as exigências de quem as

procura.

Como grande parte dos fabricantes apenas usa um tipo de absorvedor não existe escolha

para a cor. A textura, na maior parte dos casos, é definida pela soldadura que é feita e varia de

produto para produto (Probst e Roecker, 2012).

Os filmes finos podem também ser moldáveis a fachadas e coberturas de grande dimensão

com formas diferentes das usuais (Farkas, 2013). Visualmente obtêm-se, em ambos os exemplos da

Figura 2.20, superfícies uniformes que captam em toda a sua extensão a energia proveniente do sol.

a) b)

28

Figura 2.20 – Flexibilidade dos filmes finos fotovoltaicos: a) em cobertura (Alpewa, 2013); b) em fachada

orientada a Sul e cobertura (Probst e Roecker, 2012)

Os coletores solares constituídos por tubos de vácuo podem, por sua vez, ter uma segunda

aplicação como em guardas de varandas e palas de sombreamento. Em pala de sombreamento, os

tubos de vácuo não só permitem o aquecimento do coletor para energia térmica mas também,

dependendo do espaço existente entre os tubos, possibilitam a transmissão de radiação solar visível

para os vãos envidraçados onde incide.

2.4.4. Exemplos de integração arquitetónica de pain éis solares

Quando a colocação e o posicionamento dos painéis solares não são os mais adequados

para que se obtenha a melhor orientação solar, segundo os princípios enumerados nos subcapítulos

2.4.1. e 2.4.2., poderão surgir situações que podem comprometer a própria segurança das estruturas

que suportam estes sistemas solares ativos. A Figura 2.21 mostra vários exemplos de colocação de

painéis solares nos quais a inclinação dos painéis solares é superior à da própria cobertura onde

estão posicionados e/ou a sua orientação é diferente da disposição da cobertura sendo que, por isso,

a estética do próprio edifício é prejudicada.

Por outro lado, enquanto casos de estudo, foram selecionados cinco exemplos que integram

painéis fotovoltaicos e outros cinco exemplos de aplicação de coletores solares em diferentes tipos de

edifícios que mostram a sua ampla aplicabilidade, nomeadamente os Casos 1 a 5 apresentam

exemplos de aplicação de painéis fotovoltaicos e os Casos 6 a 10 exemplos de colocação de

coletores solares. O principal critério que presidiu a esta escolha prendeu-se essencialmente com as

diferentes soluções escolhidas pelos projetistas.

a) b)

29

Figura 2.21 – Fotografas de casos de integração arq uitectónica indevida

Os exemplos escolhidos de integração nos quais se vai fazer uma análise mais detalhada são:

CASO 1 – LABSOL – Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Brasil);

CASO 2 – Edifício Solar XXI (Portugal);

CASO 3 – Residência em Cudrefin (Suiça);

CASO 4 – Doxford International Business Park (Reino Unido);

CASO 5 – Habitação em Etten Leur (Holanda);

CASO 6 – Utopia Garden Project (China);

CASO 7 – Festo AG & Co. KG (Alemanha);

CASO 8 – Habitação em Rankwell (Áustria);

CASO 9 – Edifício do Centro Operacional da Brisa (Portugal);

CASO 10 – Habitação em Nenzing (Áustria).

Para analisar estes exemplos de aplicação estabeleceram-se os seguintes critérios:

1) Deve-se, sempre que possível, otimizar a exposição solar e as condições técnicas de

implantação e manutenção;

2) A aplicação dos sistemas solares ativos deve ser discreta e conferir harmonia à construção

onde são usados. Por outras palavras, deve-se avaliar o impacto visual provocado pelo painel

colocado;

3) Ter atenção às proporções e formas da construção para que se proceda a um correto

posicionamento e dimensionamento destes sistemas;

4) Sempre que possível dar um segundo uso ao sistema ativo implantado;

5) As preferências estéticas do arquiteto serão também analisadas numa perspetiva de

perceber a inovação inerente à solução adotada.

30

CASO 1 – LABSOL – Universidade Federal do Rio Grand e do Sul (Brasil)

Figura 2.22 – Vista da fachada e coberturas do LABS OL (Labsol, 2014)

O LabSol é um centro de estudos com painéis fotovoltaicos na cobertura que pesquisa dados

sobre energia solar para serem posteriormente usados, tendo um papel fundamental na realização de

ensaios em componentes de sistemas solares e na implementação de protótipos (Labsol, 2014).

Trata-se de um exemplo de integração inconveniente devido a parte da estrutura de suporte estar

suspensa e, deste modo, torna-se mais vulnerável a cargas externas – como se pode observar pela

Figura 2.22.

Por outro lado, é utilizada a cor azul escura mais habitual em painéis fotovoltaicos que

contrasta grandemente com os elementos usados no restante edifício. Contudo, nos meses de Verão,

estes painéis têm a vantagem de funcionar como elementos de sombreamento dos vãos

envidraçados.

Este exemplo prova que a própria conceção do edifício já deverá ter em conta a

implementação deste tipo de sistemas para que haja uma uniformidade em todo o edifício e os

sistemas ativos não sejam apenas uma adição a algo pré-existente.

31

CASO 2 – Edifício Solar XXI (Portugal)

Figura 2.23 – Fachada do Edifício Solar XXI em Lisboa (LNEG, 2010)

O Edifício Solar XXI situa-se no LNEG (Laboratório Nacional de Energia e Geologia), em

Lisboa, Portugal, e utiliza várias técnicas bioclimáticas. Por um lado, procurou-se que o edifício

maximizasse o aproveitamento de iluminação natural e aumentasse a quantidade de energia por

ganhos diretos para aquecimento mas também tivesse um sistema de ventilação eficiente (de tubos

enterrados). Neste edifício de 1500 m2 de área útil implementou-se também uma fachada ventilada

com sistemas fotovoltaicos e vários coletores solares que fazem o aquecimento dos espaços internos.

Também o parque de estacionamento é coberto com painéis fotovoltaicos contribuindo para que este

edifício seja de energia quase nula (NZEB).

A distribuição espacial foi também um aspeto bastante ponderado no seu projeto de

arquitetura. Os espaços previstos com maior utilização encontram-se a Sul junto à fachada

fotovoltaica que não só produz eletricidade como recupera algum calor para o aquecimento ambiente,

pela entrada de ar pré-aquecido na fachada ventilada nas estações onde se verificam as menores

temperaturas interiores (Pereira, 2011).

Em termos visuais, como se pode constatar pela Figura 2.23, os painéis estão colocados

entre vãos envidraçados o que confere uma certa regulação em termos de iluminação interior ao

mesmo tempo que causa um grande impacte estético a quem circula na sua envolvente. Como neste

caso apenas duas cores (azul e branco) são usadas na fachada, não existe um conflito entre as cores

usadas tal como acontece no exemplo anterior.

32

CASO 3 – Residência em Cudrefin (Suiça)

Figura 2.24 – Imagem exterior de uma habitação em C udrefin (Gigaom, 2014).

A Figura 2.24 apresenta uma habitação unifamiliar em Cudrefin (Suíça). Ao contrário do

primeiro caso de estudo, este trata-se de um edifício de pequenas dimensões onde a integração de

painéis fotovoltaicos foi bem conseguida. Foi aproveitada a inclinação do telhado para a colocação de

uma malha de painéis fotovoltaicos que completa a cobertura, fazendo com que os ganhos obtidos

sejam substancialmente superiores aos das habitações com apenas um ou dois painéis.

Por estes motivos, a colocação de painéis fotovoltaicos tem uma ampla aplicabilidade e não

se restringe só a edifícios de grande escala.

Ainda que a cor dos painéis seja bastante diferente da cobertura, à qual se sobrepõem, e de

todas as fachadas, é de destacar a colocação destes painéis fotovoltaicos na horizontal, o que revela

algum cuidado na imagem final que se pretende desta habitação. A maior dimensão dos painéis foi

colocada segundo a profundidade da empena o que acentua a horizontalidade da própria construção.

33

CASO 4 –Doxford International Business Park (Reino Unido)

Figura 2.25 - Edifício de Escritórios – Doxford Inter national Business Park em Sunderland (Solar Choice, 2011)

O edifício da Doxford International Business Park no Reino Unido tem 66 metros de

comprimento e consegue produzir, anualmente, cerca de 55000 kWh de eletricidade através dos seus

532 m2 de módulos fotovoltaicos com cor azul (Solar Choice, 2011). Na sua totalidade, este edifício

conta com 3500 metros quadrados de área coberta e, na sua conceção, teve-se em atenção a

minimização do uso de sistemas climatizados para que a luz natural fosse aproveitada e fossem

aplicados os princípios de desenho passivo.

A fachada, com uma inclinação de 60º com o solo e orientada a Sul, é a principal

característica deste edifício de grande escala, sendo esta uma das maiores áreas de fachada coberta

por módulos fotovoltaicos em toda a Europa (University of Stathclyde Engineering, 2014).

Como se pode observar pela Figura 2.25, existe uma predominância de tons azul na fachada

que permitem observar, em parte, o que se passa no interior deste edifício mas que, mais uma vez,

permitem uma leitura uniforme da volumetria deste edifício, sendo por isso, um caso de aplicação de

painéis esteticamente bastante equilibrado.

34

CASO 5 – Habitação Etten Leur (Holanda)

Figura 2.26 – CO 2 Neutral Housing (Bear-ID, 2014)

Na zona de ‘De Keen’ em Etten Leur (Holanda) foi construído um bairro com habitações de

consumo quase nulo de energia (NZEB) com o intuito de reduzir fortemente as emissões em dióxido

de carbono. Estas casas sustentáveis utilizam energia solar passiva, bombas de calor e ainda energia

fotovoltaica para que sejam consideradas NZEB, sendo que uma das principais características destas

casas é o facto de ter um sistema de circulação de água que aquece a habitação no Inverno e

arrefece-a no Verão (Architectenweb, 2015).

Na Figura 2.26, é percetível o uso de um “telhado energético” sobre uma fileira de casas em

que cerca de 45 m2 de painéis fotovoltaicos de fácil manutenção estão afetos a cada residência. Este

sistema pode ser otimizado e expandido e o seu desempenho energético é independente da

orientação solar.

Embora neste caso de estudo exista uma forma de enriquecer esteticamente a cobertura

plana com painéis fotovoltaicos, há que entender que a sua colocação pode ser influenciada pelas

fortes ações do vento, principalmente nas faces inferiores. A colocação de perfis metálicos por si só

poderá em casos extremos não ser suficiente para a segurança dos sistemas solares e daí advirem

vários prejuízos aos utilizadores (Bear–ID, 2014).

35

CASO 6 – Utopia Garden Project (China)

Figura 2.27 – Fachada de um edifício da Utopia Gard en Project em Dezhou (Renewable Energy World, 2014)

No caso deste edifício da Utopia Garden Project – Figura 2.27, na China, foram colocados

coletores solares que aquecem a água sanitária necessária ao consumo de cada uma das

residências, sendo este sistema separado do aquecimento central e da refrigeração. A palete de

cores castanha adotada para os painéis colocados nas fachadas exteriores é semelhante à do

restante edifício e a ligação com os reservatórios de água de 300 litros de cada residência é direta,

isto é, estes situam-se atrás dos tubos de vácuo de cada varanda.

Ainda assim, este sistema foi planeado de forma inteligente, de modo a que, se o coletor da

fachada não se encontrar no mínimo a 60º C, o processo de aquecimento não será feito com este

coletor mas sim com o sistema auxiliar, não prejudicando, consequentemente, o uso residencial.

Pode-se mesmo dizer que este é um edifício em que os coletores solares possuem a sua

identidade mas conferem uma estética adequada. A colocação vertical ao longo dos 20 pisos

concede igualmente unidade a todo o edifício (Solar Thermal World, 2012).

36

CASO 7 – Festo AG & Co. KG (Alemanha)

Figura 2.28 – Edifício Festo AG & Co. KG em Esslingen (SolarServer, 2014)

O edifício da empresa Festo AG & Co. KG situa-se em Esslingen na Alemanha e integra

sistemas solares térmicos no processo de climatização ambiente. Neste edifício industrial – Figura

2.28, havia a necessidade de realizar o aquecimento ambiente dos escritórios e, para tal, foram

colocados coletores solares na cobertura com cerca de 1330 m2 que suprimem as necessidades

energéticas do edifício (existindo uma poupança de energia de cerca de 550 MWh/ano). Ao mesmo

tempo, com esta solução foi conseguida uma poupança nas emissões de dióxido de carbono e a

proteção dos recursos ambientais (SolarServer, 2014).

Tratando-se de uma construção de grandes dimensões, com uma cobertura

aproximadamente plana, os coletores foram dispostos em filas paralelas que, embora não seja a

solução com a melhor estética, é eficiente na sua utilização.

Ao contrário do que acontece com as coberturas inclinadas, as coberturas planas, como já

referido anteriormente, têm um problema de integração arquitetónica na maioria dos casos: para

serem eficientes em grandes latitudes, têm um impacte negativo na imagem do edifício devido à

colocação de estruturas de suporte nestes dispositivos. Neste caso específico, esse efeito é atenuado

pois existe um preenchimento da separação painel-cobertura que estabiliza a posição do painel face

à radiação solar, melhorando a imagem do edifício no seu conjunto.

37

CASO 8 – Habitação em Rankwell (Áustria)

Figura 2.29 - Habitação em Rankweil – Vorarlberg (DOMA Solartechnik, 2014)

A habitação em Rankweil, na Áustria, representada na Figura 2.29 é mais um exemplo

apresentado no âmbito da arquitetura doméstica. A adequação da forma da cobertura foi um aspeto

tido em conta no projeto de implementação do sistema solar térmico por parte da empresa

Solartechnik. Cada coletor plano adequa-se à inclinação da água da cobertura que o intercepta.

Na totalidade, os 13 metros quadrados de área de coletores solares suprimem grandemente

as necessidades do edifício e adaptam-se, na sua tonalidade, à restante construção (DOMA

Solartechnik, 2014). O tom negro dos painéis não provoca um grande destaque na imagem da

habitação, maioritariamente com fachadas de madeira, pelo que se deve afirmar que a apropriação

do sistema foi bem concretizada.

Por isso, a adaptação a diferentes contextos é um dos aspetos que os arquitetos mais

procuram quando se deparam com casos em que as dimensões frequentemente comercializadas não

são ajustáveis às necessidades estruturais e ao gosto do cliente. Esta empresa em específico, tenta

em cada obra, encontrar uma solução personalizada em termos de forma e cor que respeite as

circunstâncias locais.

38

CASO 9 – Edifício do Centro Operacional da Brisa (P ortugal)

Figura 2.30 – Fachadas do Centro Operacional da Bri sa (Carrilho da Graça Arquitetos, 2014)

O edifício do Centro Operacional da Brisa em Carcavelos (Portugal) – Figura 2.30 –

caracteriza-se por ter uma sala de operações, com forma quadrangular de área aproximada de 450

m2 e com um pé direito de 9 m ocupando os dois pisos do edifício. De modo a criar uma solução de

climatização eficiente em termos energéticos e com reduzido impacto ambiental, o projeto de

arquitetura integrou uma extensa área de coletores solares, nas três fachadas (Sul, Este e Oeste)

expostas à radiação solar.

As necessidades energéticas de climatização são essencialmente de arrefecimento e, por

isso, adotou-se um sistema de arrefecimento por ciclo de absorção utilizando a energia solar coletada

de acordo com as necessidades de utilização. Os circuitos hidráulicos de captação de energia solar

foram individualizados por fachada para que fosse conseguido um melhor desempenho energético.

Em termos térmicos, a sala de operações armazena uma massa de ar quente junto à

cobertura que, apesar de estar sombreada no exterior pelos coletores solares, tem propensão para

atingir altas temperaturas, desconfortáveis para os ocupantes no interior. Por este motivo, o sistema

de arrefecimento da laje de cobertura adotado utiliza o ar exterior em função das respetivas

temperaturas ou reaproveita o ar rejeitado pelo edifício (Construlink, 2006).

Visualmente, existe uma uniformidade realçada pelo uso de um mesmo tipo de coletores nas

três fachadas do edifício, sendo por isso um exemplo de integração aceitável.

39

CASO 10 – Habitação em Nenzing (Áustria)

Figura 2.31 - Habitação em Nenzing – Voralberg (DOMA Solartechnik, 2014)

Devido ao facto de que no Outono e Inverno a altura solar é menor do que nos meses mais

quentes, a integração de coletores solares na fachada acaba por ser mais proveitosa nos meses de

Outono e Inverno do que no Verão em dias de céu limpo (DOMA Solartechnik, 2014). Por isso,

proporciona uma maior eficiência energética nos países com maior latitude. No caso de estudo de

arquitetura doméstica da Figura 2.31, na Áustria, para além da fachada-coletor ser considerada um

dispositivo de arquitetura contemporânea, é também essencial para o aquecimento de água sanitária

e climatização ambiente.

A colocação de coletores solares em fachadas, ao contrário do que acontece em coberturas,

é menos sensível à neve e a qualquer tipo de sujidade, cujo risco de acumulação é quase nulo para

este tipo de casos.

O sistema solar é composto por três diferentes tipos de dimensões padronizadas para os

painéis num total de 12 m2 e é suficiente para cobrir cerca de 90% de todas as necessidades

energéticas da habitação (Probst e Roecker, 2012). Relativamente à inclusão no edifício em si, os

coletores foram colocados numa fachada Sul, nos quais foi incorporado um revestimento de cor azul

escura. O uso de juntas horizontais em alumínio diminui a sua perceção e, inevitavelmente, aumenta

a homogeneidade em todo o edifício.

40


O presente capítulo descreveu os diferentes tipos de sistemas solares ativos, térmicos e

fotovoltaicos, existentes e formas de integração na Arquitetura. Verificou-se que uma investigação

cuidada sobre os sistemas solares pode auxiliar bastante os projetistas na escolha da solução mais

adequada a cada caso.

A Figura 2.32 sintetiza os principais aspetos a ter em conta num projeto que envolve a

colocação de um sistema solar.

Figura 2.32 – Aspetos a ter em conta num projeto de um edifício com sistemas solares

De acordo com os exemplos de aplicação apresentados, destaca-se a importância da escala

do edifício com a qual se trabalha. Num edifício de pequenas dimensões, esta implementação pode

ter um efeito maior, pois um painel com área considerável num edifício pequeno, confere um maior

destaque para este sistema, enquanto que num edifício de grande escala, apenas com um grande

número de painéis é possível notar e reparar na sua presença (como o Caso 4 dos exemplos de

aplicação).

Tendo este conhecimento de base de todos os sistemas solares, pretende-se, no próximo

capítulo, perceber que outro tipo de restrições, que não as visuais, e inerentes à própria colocação

podem afetar esta adequação aos edifícios.

41

03 Efeito do vento em edifícios e sistemas solares

3.1. Conceitos teóricos da ação do vento em edifícios

3.2. Eurocódigo – Análise da ação do vento em estruturas

3.3. Ensaios regulamentares em sistemas solares

3.4. Atividade experimental

43

3. Efeito do vento em edifícios e sistemas solares

Após se perceber como podem e devem ser aplicados os sistemas solares ativos em edifícios

é necessário perceber as exigências e requisitos a que estão sujeitos.

Como foi referido no Capítulo 2, existem aspetos construtivos e funcionais que devem ser

respeitados na colocação de equipamentos solares numa determinada edificação. Como princípios

básicos a ter em consideração na implementação destes sistemas, destaca-se que (Probst e Roecker,

2012):

• Os sistemas devem resistir à ação sísmica e às condicionantes meteorológicas (como a

presença de neve, chuva ou vento).

• O peso próprio dos equipamentos deve ser transmitido da melhor forma possível aos

restantes elementos construtivos.

• Os sistemas devem ser resistentes ao fogo.

• O coeficiente de transmissão térmica das soluções construtivas e a transmissão de energia

não devem ser afetados de forma negativa com a colocação dos painéis.

• A colocação de cabos usados nestes sistemas deve evitar acidentes posteriores na utilização

e o risco de serem vandalizados deve ser minimizado.

Embora alguns destes aspetos sejam interessantes de abordar, como o caso da ação sísmica

ou a ação da neve sobre os sistemas solares, o objetivo principal desta dissertação é estudar o

impacto do vento nestes equipamentos e será nesse aspeto que os subcapítulos seguintes irão incidir.

A Figura 3.1 mostra um conjunto de painéis instalados na cobertura de um edifício que foram

sujeitos às forças intensas do vento e a forma como ficaram profundamente danificados.

Figura 3.1 – Painéis solares danificados pela ação do vento (Run on Sun, 2014)

44

3.1. Conceitos teóricos da ação do vento em edifíci os

Devido a estes sistemas estarem aplicados em edifícios vai-se, numa primeira fase, abordar

os conceitos teóricos inerentes às forças causadas pelo vento.

3.1.1. Camada limite atmosférica (CLA)

A camada limite atmosférica (CLA) é definida como a zona do escoamento atmosférico onde

o solo e os seus elementos interferem com a velocidade característica do vento (Lopes, 2008). Este

fenómeno acontece até cerca de poucos quilómetros acima do solo, isto é, na zona mais baixa da

troposfera até à atmosfera livre,1 como se pode verificar pela Figura 3.2.

A rugosidade aerodinâmica 2 do solo é determinante na definição da forma do perfil vertical

de velocidade e, portanto, da altura característica da camada limite atmosférica.

Figura 3.2 – Esquema representativo da camada limit e atmosférica (CLA)

A rugosidade é, usualmente, caracterizada por uma dimensão representativa da sua

influência no escoamento, �� , podendo encontrar-se valores típicos em várias Normas, como por

exemplo o Eurocódigo 1 (NP EN 1991-1-4, 2010).

1 A atmosfera livre, neste contexto, refere-se ao nível onde é atingido o nível do vento geostrófico (onde a

velocidade do vento é constante e uniforme). 2 Definida por todos os elementos e obstáculos presentes no solo.

45

3.1.2. Turbulência do vento O vento é uma força irregular que possui alguma instabilidade na intensidade com que atua

nas superfícies dos corpos (Vieira, 2013). Por se tratar de um fenómeno com alguma aleatoriedade, é

necessário possuir dados em número elevado para se determinar através de processos estatísticos o

valor dessa intensidade média.

A equação 3.1 seguinte traduz a velocidade instantânea do vento - �� -, isto é, num dado

momento, como a soma de uma parcela �� corresponde à velocidade média determinada através da

média de várias amostragens e uma parcela �� que é valor do afastamento ou flutuação da ação

do vento num dado momento face à intensidade média que dá origem às conhecidas rajadas.

�� = �� + ��

A Figura 3.3 apresenta um exemplo da velocidade do vento com o tempo decorrido.

Previsivelmente, a turbulência resulta de uma medida da componente �� de flutuação na

velocidade do vento (Lopes, 2008).

Figura 3.3 – Exemplo de registo da velocidade do ve nto com o tempo decorrido

A partir das várias flutuações observadas nos registos de velocidade do vento - Figura 3.3 -,

pode-se calcular um valor de desvio padrão para cada direção (vertical, lateral ou longitudinal) e,

consequentemente, o valor da intensidade relativa da turbulência, numericamente, depende da

velocidade média do vento - �� - e de cada uma das direções em que o vento atua, mais

concretamente do desvio padrão - � - em cada direção, como se pode verificar na equação 3.2:

�� = ��

(3.1)

(3.2)

46

3.1.3. Velocidade média do vento e perfil logarítmi co

A velocidade média - �� - é um valor importante na determinação da intensidade do vento em

qualquer local e pode ser determinada pela equação 3.3:

�� = 1��

O valor ��, mencionado na equação anterior, refere-se ao tempo total de amostragem usado

na determinação da velocidade média.

Como, em altura, este valor de velocidade se assemelha a funções de potência ou

logarítmicas, vários tipos de regressão de dados podem ser efetuados. Todavia, a expressão mais

usada na determinação da velocidade a uma dada cota � é logarítmica (Vieira, 2013) e definida por:

�� = �� ×ln � ��ln �10��

Segundo a equação 3.4., � representa a altura considerada a partir do solo (em metros), �� é

a rugosidade do terreno ou, mais concretamente, a escala de rugosidade definida, por exemplo, no

Eurocódigo 1 (em metros) e �� é a velocidade do vento a 10 metros do solo.

3.1.4. Coeficientes de pressão e de força atuantes em edifícios

O propósito desta dissertação é perceber que variações de pressão existem nas faces dos

painéis solares.

O coeficiente de pressão, para qualquer caso, é calculado através da seguinte expressão

(equação 3.5):

�� = � − ��12 × � × �

em que � representa a pressão num dado ponto de um obstáculo (na sua superfície) e �� é a pressão

(estática) em condições de referência. Por último, a expressão � × � × � é a pressão dinâmica do

vento não afetado pelos obstáculos (Lopes, 2008).

Este valor pode ser positivo, estando esse ponto em sobrepressão (�� > 0) ou negativo

(�� < 0) existindo, por isso, uma sucção no ponto do valor medido / observado.

Usualmente, quando o vento incide numa fachada de um edifício, esta encontra-se em

sobrepressão, cujo valor de coeficiente pode variar com a altura e as dimensões dessa mesma face

(3.3)

(3.5)

(3.4)

47

(Vieira, 2013). As outras fachadas ou o lado oposto da cobertura suportam ações de sucção como se

pode observar pela Figura 3.4.

Figura 3.4 – Distribuição de coeficientes de pressã o em habitações. a) de cobertura inclinada; b) de

cobertura plana.

No caso dos painéis solares, é importante ainda perceber as diferenças de pressão entre as

faces de cada painel, dada por:

�� = ��,$% − ��,$�

onde ��,$% representa o coeficiente de pressão da face frontal e ��,$� o coeficiente da face a tardoz.

Como a própria designação indica, �� é a diferença das pressões nas faces indicadas.

A força, outra das componentes importantes do vento, e que tão importante é também a sua

análise, pode ser medida através do coeficiente de força, cuja expressão é semelhante à do

coeficiente de pressão mas em numerador é considerado o valor de força (F) em vez de pressão e

em denominador é usada uma área - &:

�$ = '12 × � × � × &

Esta força (F) pode ser de arrastamento ou sustentação, conforme a sua direção seja na

direção do escoamento não perturbado ou na sua normal, respetivamente (Gomes, 2003). Estes dois

tipos de força estão esquematizados na Figura 3.5.

(3.6)

(3.7)

a) b)

48

Figura 3.5 – Resposta dos edifícios à ação do vento

3.1.5. Efeitos da separação do escoamento nas arest as

Para pequenos edifícios, quando o vento incide obliquamente num canto de um telhado (ou

com um ângulo ligeiramente diferente), surge um padrão de escoamento de vento semelhante ao

visível na Figura 3.6 ao qual se dá o nome de vórtices que são semelhantes aos que ocorrem nas

asas das aeronaves.

Figura 3.6 – Vórtices em forma cónica criados numa p equena residência (adaptado de Holmes, 2007).

Nos casos em que a direção de vento é normal à cumeeira, para inclinações de cobertura

inferiores ou iguais a 10º, estas podem-se considerar como aerodinamicamente planas (Holmes,

2007). Se, pelo contrário, a incidência de vento for feita numa direção paralela à linha da cumeeira,

pode-se também considerar que esta é aerodinamicamente plana. Para ângulos ligeiramente

superiores, a incidência normal de massas de ar provoca uma zona de separação – Figura 3.7, capaz

49

de originar pressões altamente negativas nessa parte da cobertura. A barlavento da cumeeira, após

essa zona, verifica-se um aumento do coeficiente de pressão nessa zona da cobertura3 .

Figura 3.7 – Escoamento de vento em torno de um edif ício de pequenas dimensões (com cobertura de

ângulo entre 10 e 20º) (adaptado de Holmes, 2007).

Para coberturas de grande inclinação (> 20º), mediante uma direção normal do vento à

cumeeira, a face exposta ao vento está em sobrepressão conforme as características do edifício e a

zona a sotavento encontra-se relativamente uniforme em relação a coeficientes de pressão que são

negativos (Holmes, 2007).

3.2. Eurocódigo – Análise da ação do vento em estru turas As ações do vento natural são determinadas com o Eurocódigo 1 (NP EN 1991-1-4, 2010)

que é um documento de referência no que diz respeito a orientações relativas à quantificação dessas

mesmas ações para projetos de estruturas em edifícios a construir. Contudo, deve-se destacar a

adequação dos princípios aí descritos simplesmente para edifícios com altura inferior a 200 metros

(Mendes, 2010).

As regras especificadas neste documento normativo, na sua génese, resultam da elaboração

a nível europeu de regras que alterassem e substituíssem as normas de vários países.

No entanto, é importante referir que a Norma contém em anexo (Anexo Nacional NA)

algumas prescrições específicas para cada país.

Nos subcapítulos seguintes são apresentadas as expressões base para o cálculo da ação do

vento em edifícios segundo a metodologia do Eurocódigo 1.

3 Estes efeitos apenas ocorrem se o rácio altura/profundidade do edifício foi menor ou igual a 0,5. Por exemplo,

para edifícios em que este quociente é superior a 3, existem sucções em ambas as faces da cobertura.

50

3.2.1. Pressões exteriores num edifício

As pressões exteriores, numa fachada ou noutro qualquer elemento de construção - () -

devidas à ação do vento, segundo a NP EN 1991-1-4, são dadas pela multiplicação do coeficiente de

pressão exterior - ��) - pela pressão dinâmica de pico a uma altura de referência - *��)�:

() = ��) × *��)� Os coeficientes de pressão podem ser calculados segundo a fórmula apresentada no

subcapítulo anterior (equação 3.5) e a pressão dinâmica de pico será explicada mais à frente, no

subcapítulo 3.2.5.

3.2.2. Velocidade de referência do vento

�+ = �,�- × �%).%/0 × �+,� Os valores �,�- e �%).%/0 representam, respetivamente, um coeficiente de direcção e um

coeficiente de sazão. É usual considerarem-se ambos os valores (de �,�- e �%).%/0 ) iguais a 1,0,

porém ambos terão certamente um valor superior a 0,85 e 0,90, respetivamente, segundo o Anexo

Nacional.

Em Portugal, o valor básico da velocidade de referência �+,� , é também contemplado no

Eurocódigo através das especificações restritas ao território nacional (ver 3.2.8). Este valor de

referência tem um período médio de retorno igual a 50 anos 4.

3.2.3. Velocidade média do vento a determinada cota

O valor de referência do vento �+ explicado atrás (eq. 3.9), tem aplicabilidade na

determinação da velocidade média do vento a uma cota � (�1):

�1�� = �-�� × �/�� × �+

Para esta equação 3.10 é necessário previamente calcular o coeficiente de rugosidade - �-��

- que pode ser determinado pela seguinte expressão:

�-�� = 0,19 × 3 ��,445�,�6

× ln 7 ��8

4 Este valor tem uma probabilidade de ser excedido, anualmente, de 0,02.

(3.8)

(3.9)

(3.10)

(3.11)

51

onde, os valores � , �� são, respetivamente, a altura acima do solo e o comprimento da

rugosidade. ��,44 representa o valor �� para a categoria de terreno II (Tabela 3.3).

O coeficiente de orografia �/��, por outro lado, poderá ser tomado como unitário desde que a

zona considerada para construção não exija uma majoração de ações, como em colinas ou falésias

(Mendes, 2011).

Assim sendo, de uma forma geral a equação 3.10 pode reescrever-se como 5:

�1�� = 0,19 × 3 ��,445�,�6

× ln 7 ��8 × �+

3.2.4. Turbulência do vento

A intensidade da turbulência ( 9 ) a uma cota z, influenciada pelo referido coeficiente de

orografia, é dada por:

9�� = :4�;�� × ln � ��0�

Na situação que tem vindo a ser explorada (mais simplificada a nível de cálculos), �/�� pode

ser igual a 1 e :4 (coeficiente de turbulência) pode também tomar um valor unitário conforme o Anexo

Nacional. Obtém-se portanto:

9�� = 1ln � ��0�

Como 9�� = ��/�=��, é necessário também esclarecer que o desvio padrão é calculado

pela equação 3.15 e depende de um coeficiente de terreno - :-.

�9 = :4 × :- × �+

3.2.5. Pressão dinâmica de pico

A pressão dinâmica de pico resulta da verificação das flutuações a que a velocidade do vento

está sujeita. Para uma dada altura � o seu valor é obtido através de:

*�� = �)�� × *+

5 Ainda se pode simplificar mais a expressão anterior se �+ = �+,�, se os coeficientes de sazão e direcção forem

iguais a 1,0.

(3.12)

(3.14)

(3.15)

(3.13)

(3.16)

52

em que *+ é a pressão dinâmica de referência (apresentada na equação 3.5):

*+ = 12 × � × �+

e o coeficiente de exposição da �)�� é definido através da expressão:

�)�� = *��*+ = [1 + 7 ��] × �- �� × �� Todos os parâmetros que constam nas expressões 3.17 e 3.18 já foram explicados

anteriormente. O valor de massa volúmica de ar recorrentemente usado nestes cálculos é o de

1,25:B/=C.

3.2.6. Força do vento Com recurso a coeficientes de força - �$ - e à pressão dinâmica de pico - *�� -pode-se

então calcular a força do vento incidente numa superfície, pela equação 3.19:

'D = ��%. �,� × �$ × [*�� × &-)$]

O coeficiente estrutural �% . �, usado na equação 3.19, recorre a um efeito de redução - �%

(pela não simultaneidade de ocorrência de pressões de pico) e a um efeito de majoração - �,

(causado pela vibração da estrutura).

Em casos de fachadas e coberturas com frequência própria superior a 5 Hz, estruturas

porticadas com paredes resistentes de altura inferior a 100 metros ou a 4 vezes a dimensão do

edifício sob a direção do vento ou ainda a edifícios com altura não superior a 15 metros, este valor

�%. �, pode ser igualado a 1.

&-)$, para a situação definida é a área de referência.

3.2.7. Coberturas de duas vertentes

As coberturas de duas vertentes constituem uma configuração que merece um estudo

aprofundado não só pela complexidade mas também por serem aquelas que serão estudadas mais

profundamente no presente trabalho. O Eurocódigo prevê várias zonas na cobertura que apresentam

diferentes coeficientes de pressão - Figura 3.8. As Tabelas 3.1 e 3.2 exibem um conjunto de

coeficientes de pressão próprios respeitantes a cada ângulo de inclinação por direção de vento.

(3.17)

(3.18)

(3.19)

53

Figura 3.8 - Esquema das zonas da cobertura de duas águas (correspondentes a letras) definidas no

Eurocódigo 1 (adaptado de NP EN 1991-1-4, 2010).

Tabela 3.1 – Coeficientes de pressão exterior para coberturas de duas vertentes (Direção de Vento θ=0º)

(NP EN 1991-1-4, 2010).

Ângulo de

inclinação

(α)

Zona; Direção de Vento θ=0º

F G H I J

��) , 10 ��) , 1 ��) , 10 ��) , 1 ��) , 10 ��) , 1 ��) , 10 ��) , 1 ��) , 10 ��) , 1

-45º -0,6 -0,6 -0,8 -0,7 -1,0 -1,5

-30º -1,1 -2,0 -0,8 -1,5 -0,8 -0,6 -0,8 -1,4

-15º -2,5 -2,8 -1,3 -2,0 -0,9 -1,2 -0,5 -0,7 -1,2

-5º -2,3 -2,5 -1,2 -2,0 -0,8 -1,2 +0,2 +0,2

-0,6 -0,6

5º -1,7 -2,5 -1,2 -2,0 -0,6 -1,2

-0,6 +0,2

+0,0 +0,0 +0,0 -0,6

15º -0,9 -2,0 -0,8 -1,5 -0,3 -0,4 -1,0 -1,5

+0,2 +0,2 +0,2 +0,0 +0,0

30º -0,5 -1,5 -0,5 -1,5 -0,2 -0,4 -0,5

+0,7 +0,7 +0,4 +0,0 +0,0

45º -0,0 -0,0 -0,0 -0,2 -0,3

+0,7 +0,7 +0,6 +0,0 +0,0

60º +0,7 +0,7 +0,7 -0,2 -0,3

75º +0,8 +0,8 +0,8 -0,2 -0,3

54

NOTA 1: Com θ=0º e para inclinações entre α=-5º e α=+45º, a pressão varia rapidamente entre valores positivos

e negativos na vertente virada a barlavento, razão pela qual são fornecidos valores positivos e negativos. Para

estas coberturas deverão ser considerados quatro casos, em que os valores maiores ou menores em todas as

áreas F, G e H são combinados com os valores maiores ou menores nas áreas I e J. Não é permitida a mistura,

numa mesma vertente, de valores positivos com valores negativos.

NOTA 2: Para ângulos de inclinação intermédios entre ângulos com o mesmo sinal, poderá ser efetuada uma

interpolação linear entre valores com o mesmo sinal. (Não efetuar interpolação entre α=+5º e α=-5º, mas antes

usar os valores relativos às coberturas em terraço indicados em 7.2.3 do Eurocódigo). Os valores iguais a 0,0

são fornecidos para efeitos de interpolação.

Tabela 3.2 – Coeficientes de pressão exterior para coberturas de duas vertentes (Direção de Vento θ=90º)

(NP EN 1991-1-4, 2010).

Ângulo de

inclinação

(α)

Zona; Direção de Vento θ=90º

F G H I

��) , 10 ��) , 1 ��) , 10 ��) , 1 ��) , 10 ��) , 1 ��) , 10 ��) , 1

-45º -1,4 -2,0 -1,2 -2,0 -1,0 -1,3 -0,9 -1,2

-30º -1,5 -2,1 -1,2 -2,0 -1,0 -1,3 -0,9 -1,2

-15º -1,9 -2,5 -1,2 -2,0 -0,8 -1,2 -0,8 -1,2

-5º -1,8 -2,5 -1,2 -2,0 -0,7 -1,2 -0,6 -1,2

5º -1,6 -2,2 -1,3 -2,0 -0,7 -1,2 -0,6

15º -1,3 -2,0 -1,3 -2,0 -0,6 -1,2 -0,5

30º -1,1 -1,5 -1,4 -2,0 -0,8 -1,2 -0,5

45º -1,1 -1,5 -1,4 -2,0 -0,9 -1,2 -0,5

60º -1,1 -1,5 -1,2 -2,0 -0,8 -1,0 -0,5

75º -1,1 -1,5 -1,2 -2,0 -0,8 -1,0 -0,5

Algumas formas mais complexas costumam ter distribuições na pressão distintas das

apresentadas e o Eurocódigo 1 dispõe de mais dados para outras disposições de cobertura (NP EN

1991-1-4, 2010).

3.2.8. Anexo Nacional – regras específicas O Anexo Nacional com prescrições adaptadas a Portugal, apresenta dois tipos de zonas

territoriais (A e B) que devem ser consideradas na quantificação de ações. Esta definição de zonas,

reflete-se principalmente na determinação de valores de referência para a velocidade.

Particularmente, para cada zona:

�+,��;FG&� = 27=/H �+,��;FGI� = 30=/H

55

No fundo, a Zona A é a toda a região territorial excetuando a correspondente à Zona B e esta,

por sua vez, é constituída:

• Pelas ilhas da Madeira e Açores.

• Por zonas com cotas acima de 600 metros da linha média das águas do mar.

• Por último, por zonas junto à costa litoral (compreendendo 5 km de largura a partir da

faixa costeira) (Mendes, 2011).

Neste Anexo também constam os valores de �1�0 e �� que caracterizam as diferentes

categorias de terreno, tal como se mostra na Tabela 3.3.

Tabela 3.3 – Valores �1�0 e �� segundo a categoria de terreno (NP EN 1991-1-4, 2010).

Categoria Descrição da categoria de terreno KLMN (em metros)

KO (em metros)

0 Mar ou zona costeira exposta aos ventos de mar 1 0,003

I Lagos ou zona plana e horizontal com vegetação negligenciável e livre de obstáculos

1 0,01

II

Zona de vegetação rasteira, tal como erva, e obstáculos isolados (árvores, edifícios) com separações entre si de, pelo menos, 20 vezes a sua altura

2 0,05

III

Zona com uma cobertura regular de vegetação ou edifícios, ou com obstáculos isolados com separações entre si de, no máximo, 20 vezes a sua altura (por exemplo: aldeias, zonas suburbanas, florestas permanentes)

5 0,3

IV

Zona na qual pelo menos 15 % da superfície está coberta por edifícios com uma altura média superior a 15 m

10 1,0

Existem também alguns parâmetros discriminados neste Anexo Nacional que foram sendo

relatados neste subcapítulo ou cujas fórmulas foram anteriormente sugeridas.

3.3. Ensaios regulamentares em sistemas solares

Interessa ainda, no contexto desta dissertação, explorar as normas existentes sobre painéis

solares à escala real e que estão atualmente em vigor. Para coletores térmicos existem as Normas:

NP EN 12975-2 (sobre Coletores Solares Térmicos Simples) e NP EN 12976-2 (para Sistemas

Solares Térmicos Pré-fabricados).

56

As Normas IEC 61646, IEC 61215 e IEC 62108, estipulam, por sua vez, ensaios e

características dos mesmos para módulos produtores de eletricidade de película fina/amorfos, silício

cristalino e de concentração na ordem referida.

As Tabelas 3.4 e 3.5 sintetizam, respetivamente, características destes estudos para

coletores solares e para módulos fotovoltaicos.

Tabela 3.4 – Ensaios normativos sobre coletores sola res (CTCV, 2013)

Ensaios em Coletores térmicos

Pressão Interna do

Absorsor

• Estabelece-se a pressão máxima de serviço.

• É recomendada a aplicação da pressão máxima referida pela fabricante multiplicada

por 1,5.

Resistência a Alta

Temperatura

• Consiste num ensaio que revela se um coletor pode ou não suportar altos níveis de

radiação.

• Durante um tempo não inferior a uma hora é aplicado um nível de radiação elevado (G

>1000 W / m2).

Exposição • O coletor é exposto a uma irradiação diária (H > 14 MJ / m2) e, pelo menos, durante

30 horas é aplicada uma irradiância (G > 850 W/m2).

• 30 dias consecutivos (recomendado).

Rendimento Térmico • Traçam-se curvas que demonstram o rendimento do coletor.

• Coletor vazio, G>700 W/m2, 5 horas; velocidade de ar 3 m/s ± 1 m/s; Caudal de fluido

0,02 kg/s/m2.

Carga Mecânica • Avalia-se a resistência mecânica com aumentos de pressão de 250 Pa até que ocorra

uma falha (ou até P > 1000 Pa).

Resistência ao

Congelamento • São executados 3 ciclos de congelação / descongelação (20ºC durante 30 minutos, e

posteriormente, 10ºC num período de 30 minutos).

Choque Térmico

Externo • Durante 1 hora, deve-se aplicar uma irradiância (G > 850W/m2) sobre o coletor. Este é

pulverizado durante 15 minutos e o caudal de água usada é de 0,03 a 0,05 kg/s/m2.

Penetração de Chuva • É avaliada a resistência à penetração de chuva.

• O coletor deve estar a uma temperatura superior a 50ºC, a pulverização c/ água

deverá ser feita a T < 30ºC a um caudal > 0.05 kg/s/m2 durante 4 horas.

57

Tabela 3.5 – Ensaios normativos sobre módulos fotovo ltaicos (CTCV, 2013)

Ensaios em Módulos fotovoltaicos

Inspecção Visual • Detetam-se defeitos visuais no módulo (como quebras, ligações defeituosas,

empenos, corrosão em ligações ou conectores, defeitos em ligações adesivas).

Ensaio de Isolamento • Avaliação do isolamento entre as partes condutoras e o chassis ou exterior. Utiliza-

se um gerador de tensão (DC 1000V) e um medidor de resistência de isolamento.

Determinação da Potência Máxima

• Determina-se a potência máxima do módulo. Utiliza-se um simulador solar (Classe BBA / Radiação Natural) e um dispositivo FV de referência para que se consiga avaliar a curva I-V.

Ensaio de Exposição Exterior

• Avalia-se a capacidade do módulo em sustentar as condições climatéricas e detetar os efeitos da degradação. Usa-se um piranómetro, uma carga de controlo e uma irradiação de 60 kWh/m2.

Ensaio de Corrente de Fugas do Módulo Molhado

• É testado o isolamento do módulo molhado em operação para verificar que a humidade não penetra em partes ativas dos circuitos.

• Instrumentos: gerador de tensão DC, medidor de isolamento, tanque de imersão e pulverizador.

Medição dos Coeficientes de Temperatura

• Determinam-se os coeficientes de temperatura da intensidade de corrente, da tensão e da potência de pico. Usam-se um sistema de medição da curva I-V e um sistema de acondicionamento (20ºC e 60ºC).

Determinação da Temperatura de Operação Nominal da Célula (NOCT)

• Recorre-se a sensores de temperatura, a um piranómetro e a um sistema de aquisição de dados.

Desempenho em STC e NOCT

• Percebe-se se o comportamento elétrico do módulo e usa-se uma irradiância de 800 W/m2. Utiliza-se de um dispositivo FV de referência, um sistema de acondicionamento (20ºC e 60ºC) e sistemas de aquisição de dados (tensão, temperatura e intensidade).

Ensaio Térmico do Díodo de “ Bypass”

• O comportamento térmico e a fiabilidade do díodo de “bypass” usado para limitar os efeitos provocados pela formação de pontos quentes são avaliados. Usa-se uma câmara climática (75ºC +/- 5ºC), sensores de temperatura e uma fonte de alimentação.

Desempenho a Baixa Irradiância

• Determina-se como o comportamento elétrico do módulo varia com a carga a 25ºC e com uma irradiância de 200W/m2 (a radiação natural ou simulador solar). Mais uma vez se recorre a um sistema de medição da curva I-V.

Exposição Prolongada a Radiação

• Estabelecem-se as características elétricas dos módulos com um simulador solar e sistemas de aquisição de dados (temperatura, tensão e intensidade).

Carga Mecânica • Determina-se a capacidade do módulo conseguir resistir a cargas estáticas, do

vento, da neve e gelo. Utiliza-se um equipamento de ensaio de carga mecânica.

Ensaio de Calor Húmido

• A capacidade do módulo resistir aos efeitos de longo tempo da penetração de humidade é verificada neste ensaio. Associa-se o uso de uma câmara climática a um sistema de aquisição de dados de temperatura e continuidade dos circuitos do módulo.

Ensaios de Robustez de Terminais

• Averigua-se se os terminais e as fixações dos terminais ao corpo do módulo resistem a tensões mecânicas como as aplicadas na manipulação dos módulos ou na montagem. Usa-se uma máquina universal de ensaios mecânicos.

Ensaios de Humidade – Congelação

• Analisa-se a capacidade do módulo subsistir aos efeitos de temperaturas elevadas e humidade seguidas de temperaturas negativas. Recursos: uma câmara climática e sistemas de aquisição de dados de temperatura e continuidade dos circuitos do módulo (como no ensaio de calor húmido).

Ensaios de Ciclos Térmicos

• Neste ensaio o módulo deverá resistir a desequilíbrios térmicos, fadigas ou outras tensões criadas por repetidas mudanças de temperatura. Utilizam-se os recursos do ensaio anterior.

Ensaio de Resistência à Formação de Pontos Quentes

• Apura-se a capacidade do módulo resistir aos efeitos de aquecimento pela existência de pontos quentes (deterioração do encapsulamento ou soldadura fundida). Analisam-se curvas I-V e utiliza-se um piranómetro e um conjunto de coberturas opacas para tapar células.

58

Para o presente trabalho, considera-se mais importante a informação assinalada a itálico, nas

Tabelas 3.4 e 3.5, relativa à resistência mecânica dos painéis.

Embora os resultados da presente dissertação sejam expressos em termos de coeficientes de

pressão e diferença de pressão e não em força aplicada nos painéis, estes são os ensaios

regulamentares (de condições extremas) que mais se relacionam com o estudo desenvolvido.

3.4. Trabalho experimental As cargas de vento aplicadas em edifícios são determinadas para o estudo desta dissertação

recorrendo a ensaios em túnel de vento.

Este subcapítulo descreve as características gerais do caso de estudo e de outros

parâmetros selecionados de acordo com a pesquisa efetuada, bem como do equipamento usado e de

estudos de impacte ambiental, energético e económico efetuados em software apropriado.

Para tal análise foi realizada uma revisão de conhecimentos sobre a ação do vento em

painéis solares tendo-se pesquisado estudos efetuados em ambiente académico e de investigação

também em túnel de vento sobre esta matéria. O subcapítulo 3.4.1. incide sobre a pesquisa

bibliográfica elaborada.

Nos subcapítulos 3.4.2 e 3.4.3 é descrito, respetivamente o caso de estudo e o procedimento

experimental utilizado.

3.4.1. Estudos sobre cargas de vento em painéis sol ares

A Tabela 3.6 resume alguns dos estudos realizados anteriormente sobre a mesma temática,

de modo a perceber que parâmetros foram usados nesses mesmos trabalhos e quais as variantes

ainda não analisadas. Para melhor perceber o âmbito desta investigação, pesquisaram-se não só

estudos com maquetes e modelos reduzidos mas também estudos computacionais de dinâmica de

fluidos que reproduzem resultados semelhantes aos das maquetes tridimensionais.

As principais ilações retiradas destes estudos (tanto experimentais com modelos reduzidos

como numéricos) são explicados de seguida na coluna referente às conclusões da Tabela 3.6.

Em geral, a maior parte dos estudos encontrados são experimentais com modelo reduzido e

incidem em coberturas planas e inclinadas com painéis solares cuja inclinação varia até 45º. Destaca-

se ainda, nesta pesquisa, a inclusão de estudos com painéis colocados no solo que se assemelham

aos que são colocados em coberturas planas.

Os estudos assinalados com * referem-se a trabalhos cujas informações se encontram em

Xypnitou (2012).

59

Tabela 3.6 – Síntese de estudos anteriormente realizados sobre ação do vento em painéis solares (cont.)

Número Data Autores

Nome do artigo /

trabalho Localização

Trabalho experimental

Trabalho numérico /

computacional Conclusões

Escala Dimensões do

painel Posição

Inclinação do

painel

Inclinação da

cobertura

Outros parâmetros /

aspetos

Co

be

rtu

ras

pla

na

s

1 2013

Cao, J.,

Yoshida A., Saha, P. K.,

Tamura, Y.

Wind loading characteristics of

solar arrays mounted on flat

roofs

Tokyo

Polytechnic University

(Japão)

1/50 7 m X 2 m

Com painéis

isolados e fileiras de

painéis

15º, 30º, 45º Plana 112 medições de pressão

----

Os valores observados vão de encontro aos normalizados. Aumento de distância entre

painéis aumenta a turbulência. Para a mesma localização, há forças mais desfavoráveis a

atuar em casos só com módulo do que com vários.

2 2012

Kopp, G. A., Farquhar, S.,

Morrison, M. J.

Aerodynamic mechanisms for

wind loads on tilted, roof-mounted, solar

arrays

The University of

Western Ontario

(Canadá)

1/30

1 m X 1,65 m

(12 X 12 - disposição)

Em toda a

cobertura 2º e 20º Plana

Para diferentes

inclinações são consideradas

diferentes distâncias entre as filas de

painéis (1,68 ou 1,12 m)

----

As direções provenientes de norte são críticas para os painéis solares (tanto no solo como em

telhados). As direções provenientes de sul são também importantes para os painéis montados

em coberturas. Em largos edifícios com cobertura plana, a existência de várias fileiras

pode contribuir para melhores coeficientes de carga.

3 2013 Pratt, R. N., Kopp G. A.

Velocity

measurements around low-profile,

tilted, solar arrays mounted on large

flat-roofs, for wall normal wind

directions

The University of

Western Ontario

(Canadá)

1/30 Não especificado

Todos com a mesma

orientação em várias

orientações

2º e 20º Plana

Velocidade de

aproximadamente 15 m/s

----

O vento (velocidade e fluxo médio) sobre o

edifício não tem grandes alterações relativamente a um edifício sem painéis.

Porém, há variação de turbulência junto aos painéis. Os vórtices estão associados a

grandes edifícios. Os vórtices aumentam com o ângulo de inclinação.

4 1986

Radu, A.,

Axinte, E., & Theohari, C.

Steady wind

pressures on solar collectors on flat-

roofed buildings *

Faculty of Construction

Splai Sting Bahlui (Roménia)

1/50 0,04 m X 0,02 m Centro 30º Sem inclinação (plana)

Direções do vento

entre 0 e 360º com bastantes intervalos

----

Valores críticos nos 330º de direção do vento

(positivo) e próximo dos 240º (negativo). A pressão máxima negativa é próxima de -1.

5 2011

Ruscheweyh, H.,

Windhövel, R.

Wind loads at solar and photovoltaic

modules for large plants

Amsterdam

Netherlands 1/50

Não

especificado

Todos com a

mesma orientação em

várias orientações

30º Sem inclinação

(plana)

Cada módulo tem 6

tubos de pressão ----

Apenas um valor pode ser retirado deste estudo experimental: para 180º, existe uma

sucção de valor aproximado a -0,5

6 2011

Saha, P. K.,

Yoshida, A., Tamura, Y.

Study on wind loading on solar

panel on a flat-roof building: Effects of

locations and inclination angles *

Tokyo

Polytechnic University

(Japão)

1/50

0,02 m X 0,04 m

(cada um mas foram usados 18

coletores)

Cobrem toda a cobertura

0, 15, 30, 45ª Plana Entre 0 e 360º de direções do vento

As pressões mínimas encontram-se num

intervalo maior que as pressões máximas (mais uniformes). Mínimas: entre 0 e -2;

Máximas: entre 0 e 1

7 2001

Wood, Graeme S;

Denoon, Roy O; Kenny,

C.S. Kwok

Wind loads on industrial solar panel

arrays and supporting roof

structure *

Austrália 1/100 0.41 m x 0.27 m

x 0.12 m

A meia

distância a partir do limite

Plano Sem inclinação

(plana) 0 e 90º ----

Maior diferença nas pressões negativas que

positivas. Os coeficientes máximos positivos, para ambas as direções, são próximos de 1.

Para 0º, o coeficiente máximo negativo é aprox. -0,8, enquanto que para 90º, este valor

é de -1,8.

8

2012

Xypnitou, E.

Wind Loads on Solar

Panel Systems

Attached to Building

Roofs

Universidade

de

Concordia

(Canadá)

1/200

4,3 cm X 2,8 cm

X 1 mm

Afastamentos

da fachada

frontal de 4,4 e

10,4 m (escala

real

20º, 30º, 40º,

45º

Não existe

(plana)

Variação da altura do

modelo (7 ou 16 m);

Cada painel com 12

tubos de medição da

pressão; 13 ângulos

de direção do vento

----

As pressões de maior valor ocorrem na direção

de vento igual a 135º (para o painel 1). O

aumento da altura do edifício diminui

ligeiramente a sucção. Os resultados estão de

acordo com anteriores estudos. Devem-se

explorar outros tipos de terreno em estudos

próximos.

60


Número Data Autores Nome do artigo /



Trabalho numérico / computacional

Conclusões


painel Posição

Inclinação do painel

Inclinação da cobertura

Outros parâmetros / aspetos

Co

loc

ad

os

so

bre

o s

olo

9 2013 Abiola-Ogedengbe,

A.

Experimental Investigation of

Wind Effect on Solar Panels

The

University of Western

Ontario (Canadá)

1/10 0,72 m X 0,24 m X 0,17 m (24

painéis - 4 X 6)

---- 25º, 40º ----

128 zonas de

medição de pressão; Escala de tempo de

1:10; Direções do vento a 0º, 180º, 30º

e 150º

----

Os espaços entre painéis aumentam as pressões negativas (em todo o modelo) - com

exceção dos 40º. São poucos os casos em que a presença de espaçamento entre painéis não

influencia as cargas. A orientação invertida apresenta resultados concordantes (para as

partes do modelo).

10 2013 Aly, A. M., Bitsuamlak,

G.

Aerodynamic Loads on Solar

Panels

The


Ontario (Canadá)

1/5, 1/10,

1/20, 1/30,

1/50 (no solo),

1/15 (para

edifícios residenci

ais)

(S) 0.9144 m x

1.524 m, (M) 1.524 m x

2.4384 m, (B) 1.524 m x

2.7432 m (no tamanho real

mas foram escalados a

1/15)

4

configurações: verticais e

horizontais (com painéis

em toda a cobertura e

com painéis centrais)

40º (no solo), 14º (para os

painéis em residências)

14º (segundo

caso)

Velocidades do vento entre 9 e 12

m/s, terreno aberto escalado (primeiro

caso); Escala de velocidade igual a 4,

escala de tempo é 3.75 (segundo caso)

----

O estudo mostra que as diferenças de

tamanho do modelo não alteram significativamente as pressões médias. Porém

os coeficientes de pico variam bastante. Escalas 1/5 e 1/10 com coeficientes de pico

mais baixos do que seria esperado.

11 2013

Băetu, G.,

Axinte, E., Teleman, C.,

Silion, R.

Measurement

Techniques in Boundary Layer

Wind Tunnel for

Determination of the Loads on Plane

Solar Collectors

Technical

University of Iaşi

(Roménia)

----

20 X 10 X 4 cm

(funcionamento como um painel

só)

10 cm acima do solo

Vertical ou

30º em relação ao

solo

----

21 zonas de

medição de pressão; 2 modelos (um dos

quais algumas das zonas estão

abertas); velocidade do vento de 1,4 m/s

----

As pressões locais são semelhantes à media de pressões. A presença dos tubos afetou os

resultados (diminuiu velocidade e pressão). O mesmo acontece na face posterior. A

obstrução do espaço entre o modelo e o solo desacelerou o movimento de ar.

12 2010 Chung, K.; Chang, K.;

Chou C.

Wind loads on residential and

large-scale solar collector models

Cheng Kung University

(Taiwan)

60 % do modelo

comercializado

120 X 60

centímetros

O estudo foi

feito com um modelo sem

cobertura (no solo)

15º, 20º, 25º Não existe

Com ou sem o cilindro (coletor

solar), Velocidade do vento de 40 m/s;

Sem incremento de altura do coletor

solar

----

A presença de um cilindro horizontal faz

decrescer a pressão na borda dianteira do painel (redução de uma força de elevação).

Esta presença não tem grande efeito na face inferior.

13 2002 Kopp, G. A., Surry, D.,

Chen, K.

Wind loads on a solar array *

The


Ontario (Canadá)

1/6 750 mm (comprimento de

cada módulo)

---- 45º e 75 º

Não existe

(experiência de colocação no

solo)

Seis módulos, 504

tomadas de pressão (ao todo), distância

entre módulos de 76 mm

---- Piores casos: 270 e 330º (verificaram-se grandes forças de elevação).

14 2010

Velicu, R.,

Moldovean, G.,

Scaleţchi, I., Butuc, B.R.

Wind loads on an

azimuthal photovoltaic

platform. Experimental study

University of Brasov

(Roménia)

Modelo reduzido

7,5 cm X 7,5 cm ---- De 0 a 90º ---- A velocidade do vento pode atingir os

20 m/s

----

Para inclinações elevadas, os coeficientes são

muito semelhantes. Inclinações menores originam coeficientes menores (ex: 0º é perto

de 0). Um pouco diferentes dos valores do Eurocódigo.

15

2013

Aly, A. M.,

Bitsuamlak,

G.

Wind-Induced

Pressures on Solar

Panels Mounted on

Residential Homes

The

University of

Western

Ontario

(Canadá)

1/15

0.9144 m x

1.524 m, 1.524

m x 2.4384 m,

1.524 m x

2.7432 m

Inclinação

3:12 e 5:12

Inclinação 3:12

e 5:13

Distância entre o

painel e a cobertura

igual à distância

entre dois painéis;

Comparação com

previsões da ASCE

----

Pressões diferentes do que um telhado sem

painéis (em zonas junto das extremidades).

Devem-se evitar estas localizações. É útil

reduzir as pressões mínimas.

61





Trabalho numérico / computacional

Conclusões


painel Posição




Co

be

rtu

ras

in

clin

ad

as

16 2009

Geurts, C. P. W.,

Steenbergen, R. D. J. M.

Full scale

measurements of wind loads on

stand-off photovoltaic

systems

Delft

(Netherlands)

Real (foi

feito num edifício de

pequena dimensão)

1,60 m X 0,80

m A Oeste

A mesma do que a

cobertura

42º

150 mm entre painel e telhas; usados 12

tubos de pressão; avaliadas quase

todas as direções de vento (10 em 10º);

tubos com 1 cm de diâmetro interno

----

As cargas ascendentes são maiores que as cargas descendentes. Diferentes resultados

para os dois painéis. Para direções entre 210 e 330, no painel 2, existe uma dispersão de

pressões. Os autores alertam para as diversas situações não analisadas (distância entre telhas

e painel solar, distância entre painéis…)

17 2011

Ginger, J., Payne, M.,

Stark, G., Sumant, B.,

Leitch, C.

Investigation on Wind Loads

Applied to Solar Panels Mounted

on Roofs

James Cook University,

Townsville (Austrália)

1/20 1,7 m X 1 m

(na escala real)

Em seis posições

diferentes (por toda a

cobertura)

7,5º, 15º,

22,5º (edifícios

residenciais); 15º e 30º

(edifícios comerciais)

Os mesmos

ângulos do painel

(residenciais); cobertura plana

para edif. comerciais

32 zonas de

medição de pressão ----

Parte A: junto à empena, coeficiente

semelhante a -1,7. Painéis localizados na parte central do telhado podem ter pressões que são

maiores do que a pressão sem painéis solares. Parte B: inclinação de 30º é a mais crítica; nas

faces inferiores verificam-se vários picos de pressão; sucções junto às arestas da cobertura.

18 1981

Sparks, P. R., Akins, R.

E., Tieleman, H. W.

Wind Force

Coefficients for Solar Collectors

Derived from Full-Scale Load and

Pressure Measurements *

Seattle (USA) 1/24 e

Escala real s.i.

De um dos

lados da cobertura

O mesmo da

cobertura 30º

Espaço entre o coletor e a cobertura

é de 150 mm; 8 tomadas de pressão;

s.i.

Coeficientes significativos em termos de valor para a direção do vento a 0º e a 330º. Existem

maiores diferenças entre coeficientes médios e máximos para a escala real.

19 2011

Stenabaugh,

S. E., Karava, P.,

Kopp, G. A

Design wind loads for photovoltaic

systems on sloped roofs of

residential buildings

The


Ontario (Canadá)

1/20 0.025 m x 0.07275 m

Seis diferentes configurações

A mesma do que a

cobertura

30º, 45º 28 painéis; Amplo espectro de direções

(até 270º)

----

As cargas são maiores para 45º de inclinação. As cargas aumentaram com painéis junto aos

limites da cobertura (relativamente a posição mais central). O espaço entre a cobertura e o

painel não teve grande influência. As cargas são significativamente superiores em

comparação com uma cobertura sem painéis.

Es

tud

os

nu

mé

ric

os

20 2013 Barbosa, R.

Efeitos do Vento

Sobre Painéis Fotovoltaicos

Aplicados Em Coberturas de

Edifícios - Martifer Solar

Universidade do Porto

---- ---- ---- ---- ---- ----

Modelação do volume de controlo 2D com o

software Rhinoceros 4.0. Aplicação num edifício. Recorre-se ao

FLUENT. Velocidades entre 19 e 45 m/s (0 e

180º).

Incidência a 180º é a que causa maior instabilidade. O uso de platibanda beneficia na direção 0° reduzindo o valor da força resultante

no painel em 84 %.

21 2010

Bitsuamlak, G. T.,

Dagnew, A., Erwin, J.

Evaluation of wind loads on solar

panel modules using CFD

simulation

Chapel Hill,

NC, (USA) ---- ---- ---- ---- ---- ----

Técnicas CFD. 40º de inclinação do painel.

1300 mm x 1100 mm x 19 mm (dimensões).

Tubos de pressão de 9,525 mm de diâmetro

interno. 11 zonas de medição.

As simulações CFD mostram um padrão de distribuição de pressões semelhante ao da

escala real. A 180º verificam-se as maiores cargas induzidas pelo vento. Próximo estudo:

melhorar resolução do modelo.

22 2013 Oliveira, L.

Estudo das Ações

do Vento em Painéis

Fotovoltaicos

Universidade do Porto

---- ---- ---- ---- ---- ----

Uso de FLUENT.

Dimensões do painel: 1,640 m X 0,980 m.

Comparação com dados do Eurocódigo.

Modelo criado em Rhinoceros.

Velocidades de 10, 20 , 30 e 60 m/s (0 e 180º)

O ponto de aplicação da força resultante

depende mais da inclinação dos painéis do que propriamente da velocidade do vento. As

pressões obtidas são 22% inferiores às do Eurocódigo.

62





Trabalho numérico /

computacional Conclusões


painel Posição




23 2009 Shademan, M., Hangan,

H.

Wind Loading on Solar Panels at

Different Inclination Angles

San Juan

(Porto Rico) ---- ---- ---- ---- ---- ----

Simulação CFD. Sete ângulos azimutais entre

0 e 180º. Dimensões dos painéis: 1 m X 0,5

m X 3 mm (dispostos em 3 X 4 = 12); Estudo

de inclinações: 50º, 40º, 35º, 30º

Ângulos azimutais de 0 e 180º são críticos. Os

painéis de canto do conjunto (1, 3, 10, 12) são os que registam maiores coeficientes de força.

O painel nº 10 a 150º é o caso onde a força verificada é maior.

24 2012

Văsieş, G.,

Axinte, E., Teleman, E.

Numerical

Simulation of Wind Action on Solar

Panel placed on Flat Roofs With

and without parapet

Technical University of

Iaşi (Roménia)

---- ---- ---- ---- ---- ----

Usando ANSYS 12 CFX. Edifício com e

sem parapeito. Com cobertura plana.

Inclinação de 35º dos painéis. Sete filas de

painéis (painéis com 1,58 m de altura);

Direção de 135º

Direção oblíqua é desfavorável pois cria cargas

adicionais nos sistemas de suporte dos painéis (principalmente quando se encontram

deslocados da cobertura). A altura do edifício influencia os resultados. Na zona central

pressões positivas. A presença de parapeito faz diminuir os valores em cerca de 20 %.

Ex

pe

rim

en

tais

e n

um

éri

co

s

25 2013 Aly, A. M., Bitsuamlak,

G.

Aerodynamics of ground-mounted

solar panels: Test model scale effects

The


Ontario (Canadá)

1/50, 1/30, 1/20, 1/10 e

1/5

Painel real: 1,336 X 9,144

metros

Altura face ao

solo: 60 ou 80 cm de

afastamento do solo

25º, 40º --- 4 perfis de vento (ao contrário de 2 como

no estudo anterior)

Em ICEM Computational Fluid Dynamics (CFD) e

FLUENT. Uso de escalas a 1/50, 1/20,

1/10. 40º e altura de 60 cm face ao solo. Um

modelo à escala real foi modelado

separadamente.

As pressões médias não são afetadas pela

turbulência. Escala 1/20 e 1/30 são as preferíveis. Semelhantes 3 picos de cargas

para todas as escalas. As simulações CFD conferem resultados mais fidedignos pois pode-

se usar a escala real.

26 2010

Bronkhorst,

A. J., Geurts,

C.P., Bentum,

C.V., Grepinet, F.

Wind tunnel and

CFD modelling of wind pressures on

solar energy systems on flat

roofs

Chapel Hill, North

Carolina (USA)

1/50

Altura de 1,2

metros na escala real

Dividiu-se a cobertura em 4

partes para se estudar várias

localizações (na zona 2 não

existem painéis)

35º Cobertura

plana

Com 120 tubos de medição de pressão

(1 mm de diâmetro interno)

Uso de FLUENT V6.3. Usaram-se as direções

de vento específicas de cada uma das 4 zonas.

As distribuições de pressão verificadas são semelhantes aos cálculos numéricos (RANS).

As maiores diferenças verificam-se em zonas de grande espaçamento entre filas de painéis.

27 2010 Meroney, R. N., Neff, D.

E.

Wind effects on

roof-mounted solar photovoltaic

arrays: CFD and wind-tunnel

evaluation

Chapel Hill,

NC, (USA) 1/2

Não

especificado

Sobre o modelo na inclinação

desejada

10º

Igual à do painel (modelo

de telha fotovoltaica)

10 a 11 m/s (velocidade do

vento); 3 X 3 painéis

Uso de FLUENT. Criação de modelo

bidimensional e tridimensional.

Os valores observados têm um desvio inferior a

12% dos valores standard (túnel de vento). As abordagens são concordantes nos resultados.

As simulações CFD (2D e 3D) , para 0 e 180º, são concordantes com os resultados medidos.

Ou

tro

s

28 2009 Bienkiewicz,

B., Endo, M.

Wind

Considerations for Loose-Laid and

Photovoltaic Roofing Systems *

Austin, Texas

(USA)

s.i. s.i. s.i. s.i. s.i. Foi estudado o efeito de permeabilidade à

força do vento

s.i. O sistema de permeabilidade, relacionado com as aberturas entre os painéis, e a resistência ao

fluxo controlam a força de elevação.

29 2008

Blackmore, P. A., Geurts, C.

P.

Wind loads on roof

mounted PV modules *

Guildford (UK)

1/100 s.i. s.i. s.i. s.i.

O espaçamento entre o módulo e o

telhado pode variar entre 0,00025 m e

0,003 m.

s.i.

Os coeficientes de pressão variam de 0,24 a -

0,31 para o espaçamento entre telhado e módulo de 3 mm e 0,25 mm, respetivamente.

30 2001

Hosoya, N.,

Cermak, J. E., Steele,

C.

A Wind-Tunnel

Study of a Cubic Rooftop AC Unit on

a Low Building

Clemson,

South Carolina

(USA)

1/50 0,0244 m (c X l X a)

3 diferentes localizações

---- Plana

Teste com aparelho

de ar condicionado (forma cúbica). 25

zonas de pressão.

----

Forças ascendentes e laterais são

proporcionais ao momento determinado na experiência. É necessário ter em atenção que a

área dos painéis é superior à da unidade de ventilação e climatização.

63

3.4.2. Caracterização do caso de estudo

Após a leitura e investigação relativas a trabalhos anteriores percebeu-se que era relevante a

análise da ação do vento em painéis solares com diferentes inclinações das coberturas onde estão

colocados e em diferentes disposições, nas quais se verifique uma integração arquitetónica

indevida – ver Figura 2.21.

O edifício idealizado como caso de estudo tem planta retangular, com comprimento de 20 m

por 10 m de largura. A maquete foi realizada à escala 1:20 em PVC de cor branca de modo a dar

uma uniformidade a todo o modelo. Nas paredes, usou-se PVC com a espessura de 6 mm e na

cobertura o mesmo material foi aplicado com a espessura de 2 mm.

Em termos de altura total, na escala real, adotou-se um pé direito de 3 metros ao qual se

acrescenta a altura da cobertura (inclinada a 30º) de 2,89 metros. A escolha de um telhado simples

de duas águas com inclinação de 30º residiu no facto de se considerar ser uma situação arquitetónica

bastante corrente em Portugal.

Quanto aos sistemas solares, optou-se por usar uma área padrão de 2 metros quadrados por

painel (1 x 2 metros), sendo que são usados dois painéis para que se possa estudar o efeito de

resguardo que um painel tem sobre o outro sob a ação do vento. A Figura 3.9 mostra algumas

fotografias da maquete com os painéis solares colocados.

Por outro lado, sendo esta uma habitação com 200 metros quadrados de área bruta, podem

nela habitar cerca de 5 pessoas pelo que a regra de 0,7 m2 de coletor solar por habitante (0,65 m2 de

área de abertura com arredondamento correspondente à área total) pode ser aplicada neste caso

(REH, 2013).

Para as medições nas faces frontal e tardoz de cada painel providenciaram-se nove tomadas

de pressão que correspondem às zonas de estudo que vão ser tidas em conta neste trabalho. Por

isso, cada painel, no total apresenta 18 zonas de medição em que os furos das faces frontais e a

tardoz se encontram sobrepostos. Para facilitar a identificação de cada tomada de pressão, cada

painel foi designado com as letras (A ou B) e cada ponto de medição com um número entre 1 e 18,

como se pode observar na Figura 3.10.

Um dos principais objetivos de se usarem coletores ou painéis fotovoltaicos é o de ter o

máximo de rendimento e, por conseguinte, de acordo com um estudo feito em Ecotect que teve o

intuito de testar a iluminação no dia 21 de Dezembro (dia em que o ângulo solar é menor) às 12 horas

e com várias especificações e restrições expostas pela empresa Vulcano (Vulcano, 2009), optou-se

por colocar os painéis solares com uma distância de 2,5 metros entre ambos e, dessa forma, evitar

possíveis obstruções de um sobre o outro.

A escolha das posições com integração nefasta e insensível à envolvente residiu no facto de

se ambicionar estudar localizações-padrão conspícuas em vários edifícios.

As Figuras 3.11 e 3.12 apresentam, na devida ordem, uma visualização em planta das três

posições estipuladas para este trabalho com os coletores orientados a Sul e as direções de vento

convencionadas nesta pesquisa prática.

64

Figura 3.9 – Modelo reduzido do edifício em PVC branc o e dos painéis solares em acrílico, à escala 1:20: a) vista superior da maquete com painéis localizados na posição mais distante da cobertura; b) painel solar à escala 1:20 com especificações de medição; c) vista superior da maquete com painéis localizados na posição mais próxima da cobertura; d) vista lateral dos painéis solares e da maquete.

Figura 3.10 – Identificação das tomadas de pressão consideradas nos ensaios: a) face superior do painel A; b) face inferior do painel A; c) face superior do painel B; d) face inferior do painel B.

a) b)

c) d)

a) b)

c) d)

65

Figura 3.11 – Vista da cobertura com representação dos ângulos azimutais para cada configuração de

painéis solares: a) ângulo azimutal de 0º; b) ângulo azimutal de 45º; c) ângulo azimutal de 90º.

Figura 3.12 – Representação esquemática das direçõe s de vento analisadas na campanha experimental

Outros parâmetros escolhidos para esta investigação encontram-se discriminados na Tabela

3.7 que apresenta um sumário de todas as características do modelo reduzido e dos ensaios.

a) b)

c)

66

Tabela 3.7 – Características do estudo efetuado em túnel de vento

Características do estudo efetuado

• Escala 1:20

• Dimensões da maquete 100 X 50 X 29,5 cm

• Dimensões de cada painel solar maquetado 10 X 5 cm

• Posicionamento dos painéis solares Distanciados face a um eixo central com uma

distância entre ambos de 2,5 metros na escala real

• Inclinação da cobertura 30º

• Ângulos azimutais 0º, 45º e 90º

• Inclinação do painel solar 35º

• Direções do vento Entre 0 e 360º (0º, 45º, 90º, 120º, 135º, 150º, 180º,

210º, 225º, 240º, 270º e 315º)

• Velocidade do vento 3,5 m/s em cada ventilador, sendo que foram usados

dois ventiladores (velocidade total de 7 m/s)

• Duração de cada ensaio 1 minuto

Em paralelo com o presente estudo experimental, realizou-se um estudo de simulação

energética recorrendo ao programa Soltherm que, de acordo com a localidade onde se encontra o

sistema solar ativo, faz uma previsão sobre a inclinação ótima dos sistemas solares, sobre a energia

aproveitada e ainda a respeito do retorno económico. Uma descrição mais detalhada deste estudo de

simulação no Soltherm pode ser encontrada no subcapítulo 4.4.

Segundo este programa de simulação, para a cidade de Lisboa (38,7º N, 9,2º W), a inclinação

ótima deste tipo de painéis é de 35º, razão pela qual vai ser usada nas observações experimentais. A

mesma conclusão poderia ter sido feita através de referências já mencionadas no Capítulo 2 da

inclinação adequada, correspondente ao valor aproximado da latitude menos 5º.

3.4.3. Caracterização do túnel de vento e equipamen tos de medição

3.4.3.1. Túnel de vento

O túnel de vento usado para esta atividade experimental situa-se no LNEC (Laboratório

Nacional de Engenharia Civil) e caracteriza-se por não ter recirculação de ar, ou seja, é um túnel

aberto de sucção. Em termos de dimensões esta câmara de ensaios de baixa velocidade, possui um

comprimento de 9,0 metros e uma secção retangular por onde ocorre a deslocação de massa de ar

de 3,1 x 2,0 metros quadrados.

Foram acionados e controlados apenas os ventiladores 3 e 6, de entre os seis disponíveis,

cada um com capacidade de administrar uma velocidade de vento igual a 3,5 m.s-1 e com uma

velocidade angular igual a 1500 rpm. A potência unitária correspondente é igual a 11 kW. Estes

67

ventiladores são orientados através do exterior numa zona de monitorização através de um variador

de frequências.

A Figura 3.13 mostra parte da câmara de ensaios do túnel onde se realizaram os ensaios e a

zona de monitorização mencionada.

Figura 3.13 – Monitorização dos resultados dos ensa ios e parte do túnel de ensaios.

O conhecimento das dimensões do local onde se realizam as experiências é primordialmente

necessário para o estudo do coeficiente de blocagem. No presente estudo obteve-se, portanto, como

rácio obtido pelo quociente entre a área ocupada pela maquete (100 x 29,4 cm) na área total de

secção do túnel de vento (310 x 200 cm) um valor de blocagem igual a 4,5%. Este valor pode ser

considerado aceitável, visto que este indicador deve ser inferior a 7% para que a proximidade das

paredes do túnel não adulterem de uma forma evidente os resultados obtidos.

3.4.3.2. Tubos de Pitot-Prandtl

No interior da câmara de ensaios, estão colocados tubos de Pitot-Prandtl que permitem medir

a pressão total (na cabeça do tubo) e a pressão estática do vento (no tubo lateral) e pela diferença

das duas grandezas obter a pressão dinâmica de vento. Este princípio é traduzido pela Equação de

Bernoulli (equação 3.20):

�� = �� + �

em que �� é a pressão estática, � é a pressão dinâmica e a sua soma é �� (a pressão total

constatada). Por sua vez a pressão dinâmica é proporcional ao quadrado da velocidade, sendo

possível estimá-la a partir daquela medida.

No conjunto de ensaios, usaram-se dois tubos Pitot-Prandtl – Figura 3.14: um à cota da cumeeira da

cobertura, e que é a referência para a avaliação dos coeficientes de pressão, e um no teto do túnel

que reporta os valores de velocidade de referência da massa de ar para os diversos ensaios.

(3.20)

68

Figura 3.14 – Tubos Pitot usados na experiência a) Tubo Pitot-Prandtl de apoio à medição da pressão de

escoamento para cotas inferiores e perturbadas; b) Tubo Pitot-Prandtl fixado no teto que mede a pressão não

perturbada do escoamento.

Este método de obtenção de pressão é pouco dispendioso, produzindo resultados precisos e,

ao mesmo tempo, não necessita de calibração (Castanho, 2012).

3.4.3.3. Scanner - transdutor de pressão

Os tubos de Pitot referidos em 3.4.3.2, juntamente com as mangueiras de silicone que estão

ligadas às tomadas de pressão, estão conectadas com a célula de pressão, mais concretamente um

Scanner – transdutor de pressão. A função deste tipo de equipamento – Figura 3.15 – é a de

quantificar a pressão medida nas tomadas definidas e tem uma precisão geralmente inferior a 0,1%.

Figura 3.15 – Transdutor de pressão semelhante ao u tilizado na campanha experimental (Measurement

Specialties, 2014)

Na zona de monitorização, o instrumento DTC Initium® adquire e armazena os dados obtidos

através desta instrumentação, transmitindo-os ao computador.

Para que os resultados obtidos sejam da máxima fiabilidade, fizeram-se medições com o

túnel desligado, “a zero”, previamente a cada ensaio com o intuito de obter o “zero” de cada tomada

de pressão.

a) b)

69

3.4.3.4. Manómetro

O micromanómetro de precisão mede a pressão dinâmica de referência do escoamento (Acin

Instrumenten Bv, 2014). No fundo, é um instrumento que serve para controlo do ensaio.

Com uma incerteza de 0,5 Pa, este aparelho possui um tubo no interior que contém um

líquido indicando o diferencial de pressão através de uma escala de vidro flutuante (Castanho, 2012).

A medição é feita em pascal (Pa), na gama de 0 a 2500 Pa.

A Figura 3.16 mostra um micromanómetro com características análogas ao usado na

campanha experimental.

Figura 3.16 – Exemplo de Micromanómetro Van-Essen do t ipo Betz idêntico ao utilizado (Measurement Specialties, 2014)

3.4.4. Simulação da camada limite atmosférica no in terior do túnel de vento

O comprimento da zona de ensaios e os elementos passivos simuladores de rugosidade

aerodinâmica do terreno são fatores determinantes para a simulação da camada limite atmosférica

num túnel de vento (Lopes, 2008).

Nesta simulação, usou-se o método experimental proposto por Irwin (Irwin, 1981) em que o

perfil de velocidades médias é descrito por uma lei potencial – equação 3.21 - até uma altura a partir

da qual o terreno praticamente não tem influência neste perfil.

(�) = � × ��

�

Da equação anterior: � representa uma determinada cota da camada limite atmosférica, � é a

altura da camada limite, � é a velocidade média na altura máxima da CLA, (�) é a velocidade

média da cota � e � é o expoente da lei potencial referente ao tipo de terreno que neste caso é

suburbano e adquire um valor igual a 0,23.

A técnica adotada consiste em colocar no início do túnel alguns elementos passivos

(pináculos triangulares), de modo a originarem conjuntamente um efeito de turbulência em todo o

comprimento do túnel e um escoamento preferencial pela parte superior da câmara de ensaios

(3.21)

70

(justificando assim a forma triangular dos pináculos). São ainda dispostos ao longo da camada limite

alguns elementos com forma cúbica – Figura 3.17 a) - transversalmente e longitudinalmente ao longo

do chão do túnel, para que exista rugosidade aerodinâmica e, ao mesmo tempo, facilitar a colisão

entre vórtices criados e simular uma situação de camada limite real (Castanho, 2012).

As fórmulas de cálculo das dimensões destes elementos e seus resultados são os dispostos

em Castanho (2012). Outras informações sobre a camada limite atmosférica podem também ser

encontradas na mesma fonte. Estas medidas de elementos da rugosidade do solo encontram-se

também discriminadas na Tabela 3.8.

Tabela 3.8 – Dimensões e características dos elemen tos da rugosidade aerodinâmica para o estudo,

segundo o Método de Irwin (adaptado de Castanho, 2012).

Elementos triangulares (Pináculos)

• Altura do pináculo [m] 1,220

• Separação dos eixos dos pináculos [m] 0,610

• Largura da base da superfície de separação do pináculo [m] 0,305

• Largura da base do pináculo [m] 0,240

• Número de pináculos do modelo 5

Elementos cúbicos

• Dimensão da aresta [m] 0,1

• Distância entre eixos [m] 0,4

• Distância entre cubos [m] 0,3

Estes elementos cúbicos encontram-se dispostos no piso do túnel de vento de forma

desencontrada – Figura 3.17 b) – em seis linhas de sete cubos intercaladas com sete linhas de oito

cubos.

Figura 3.17 – Simulação da camada limite atmosféric a no interior do túnel de vento: a) Esquema da

Camada Limite Atmosférica segundo o Método de Irwin e altura dos pináculos (Irwin, 1981); b) Fotografia da

simulação em túnel de vento

a) b)

71

04 Apresentação e discussão de resultados

4.1. Coeficientes de pressão obtidos

4.2. Diferenças de pressão nas faces dos painéis solares

4.3. Erros experimentais associados

4.4. Simulação energética, económica e ambiental usando o programa Soltherm


73

4. Apresentação e discussão de resultados

Neste capítulo são apresentados os resultados obtidos na campanha de ensaios em túnel de

vento, em dois painéis solares colocados sobre uma cobertura inclinada a 30º, para diferentes

orientações solares e incidências de vento. Os resultados serão apresentados segundo o ângulo

azimutal testado de modo a permitir uma melhor compreensão dos mesmos.

Para a apresentação dos valores obtidos, utilizou-se o programa Surfer 7 que permite a

criação do mapeamento dos resultados quer dos coeficientes de pressão numa determinada face do

painel quer da diferença de coeficientes de pressão em ambas as faces (frontais e de tardoz) de um

painel. Esta diferença de pressão entre as faces bem como os valores máximos e mínimos de

coeficientes de pressão em cada face são assuntos que serão analisados em detalhe neste capítulo

pretendendo também comparar com resultados de estudos anteriores.

Nos subcapítulos 4.1 a 4.3 apresentam-se e discutem-se os principais resultados obtidos nos

ensaios em túnel de vento e no subcapítulo 4.4 os resultados das simulações energéticas,

económicas e ambientais realizadas no Soltherm.

Refira-se ainda que no Anexo I mostram-se os resultados da campanha experimental em

túnel de vento que não são exibidos neste capítulo.

4.1. Coeficientes de pressão obtidos

4.1.1. Ângulo azimutal igual a 0º

Este ângulo de azimute corresponde à colocação de ambos os painéis solares sobre a

pendente da cobertura com uma inclinação de 35º, 5º superior à da cobertura de 30º.

Para as direções de vento entre 0 e 150º, existem resultados de diferente natureza. Entre os

ângulos de 0 e 90º existem algumas sobrepressões a assinalar, substancialmente na direção igual a

0º com valores pouco superiores a 0 e na direção de 45º no painel A (com coeficientes superiores a

0,1). Neste último caso referido, todas as zonas de medição dessa face registaram valores positivos.

Porém, na maioria dos casos dos ângulos de 0 a 150º, os dados registados são referentes a

sucções cujo valor de coeficiente varia até -0,9. As sucções, nestes casos em que o vento pode

incidir quase perpendicularmente nas faces frontais podem ser justificadas pela formação de uma

zona de separação (devido à existência de arestas vivas nas extremidades da cobertura) que origina

coeficientes de pressão altamente negativos, como nas direções de 120º a 240º. Os resultados da

direção de 150º que tem uma área maior de coeficientes inferiores a -0,7 estão esquematizados na

Figura 4.1.

Estes valores negativos são semelhantes aos verificados em estudos anteriores como o

executado por Aly e Bitsuamlak (2013c) em que as faces frontais têm coeficientes negativos para

painéis solares e cobertura com a inclinação de 3:12.

74

Figura 4.1 – Coeficientes de pressão por zona de me dição nas faces frontais - incidências de 0º e 150º (azimute de 0º).

Para as posições relativas às direções compreendidas no intervalo de 180º a 315º, existem

algumas variações nos resultados a registar. Concretamente nas direções iguais a 180º e 210º,

existem coeficientes de pressão correspondentes a sucções compreendidos no intervalo de -0,1 e -

0,7 mas em todas as direções até 315º existem apenas valores de sucção.

Porém estes valores ficam menos negativos nas direções de ângulo superior a 240º, como é

o caso da direção de 315º - Figura 4.2., em que grande parte das faces apresenta coeficientes no

intervalo de -0,1 a 0,1.

Figura 4.2 – Coeficientes de pressão por zona de me dição nas faces frontais - incidências de 210º e 31 5º (azimute de 0º).

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

75

Ao contrário do que acontece para as faces frontais com ângulos de incidência superiores a

180º, nas faces de tardoz existem mais coeficientes de pressão positivos do que negativos. Para os

ângulos de incidência de vento até 150º, existem sobrepressões a assinalar em algumas zonas dos

painéis. As tomadas A10 a A12 e B10 são exemplo disso – Figura 4.3. Uma justificação para estas

sobrepressões poderá ser o facto do painel se encontrar bastante próximo da cobertura.

Todavia, as sucções destes ângulos até 150º que são também visíveis na direção de 135º -

Figura 4.3, são semelhantes às da face frontal e encontram-se compreendidas no intervalo entre ]0,

-0,5]. Existe, para estes ângulos em geral, uma tendência de decréscimo de coeficiente de pressão

com o aumento do ângulo de incidência.

Figura 4.3 – Coeficientes de pressão por zona de me dição nas faces a tardoz - incidências de 45º e 135 º (azimute de 0º).

Para ângulos entre 180º e 315º, existem algumas diferenças de valores de coeficiente de

pressão em cada face. Um exemplo disso é a direção de 210º cujas diferenças entre os valores das

tomadas B12 e B16 são bastante significativas. De um modo geral existe, para esta gama de ângulos,

um aumento significativo de pressão conforme a variação de ângulo acompanhada de um decréscimo

para os ângulos de incidência de vento iguais a 270 e 315º (principalmente para o painel A). No

painel B, o mesmo fenómeno verifica-se mas mais atenuadamente.

Alguns dos resultados negativos encontrados nas faces de tardoz deste azimute são também

comparáveis aos obtidos por Aly e Bitsuamlak (2013c).

É importante salientar que estando os painéis A e B do ângulo azimutal de 0º simétricos, os

resultados obtidos deveriam ser igualmente simétricos tanto nas faces frontais como nas de tardoz.

Todavia, tal não acontece e uma justificação para este facto poderá ser uma diferença na altura da

estrutura colocada no painel B sobre o modelo tridimensional ou mesmo uma colocação indevida da

mesma, uma vez que as faces deste painel têm coeficientes de pressão de valor inferior nas faces

frontais e superiores nas faces de tardoz.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

B16

B17

B18

B13

B14

B15

B10

B11

B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

76

Figura 4.4 – Coeficientes de pressão por zona de me dição nas faces a tardoz - incidências de 180º e 24 0º (azimute de 0º).

4.1.2. Ângulo azimutal igual a 45º Ao contrário do que acontece com as posições simuladas em túnel de vento com ângulo

azimutal igual a 0º, para os ensaios com ângulo azimutal de 45º, existem sucções nas faces frontais

de todos os painéis para incidências de vento entre 0 e 150º, não se registando nenhum coeficiente

de pressão positivo.


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B16

B17

B18

B13

B14

B15

B10

B11

B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

77

Para os ângulos de 135º e 150º, nalgumas zonas verificam-se inclusivamente valores

bastante negativos (ligeiramente inferiores a -1) – Figura 4.5. O mesmo fenómeno de zona ou “bolha

de separação” poderá aqui justificar estes resultados. Na globalidade, para estes ângulos poucas são

as variações de pressão numa mesma face, verificando-se mesmo que para alguns casos, apenas

existe uma curva de transição de valores de sucção.

Para as direções de 180º a 225º, existem alguns dados de relevância. Na direção de 210º,

existe um aumento da pressão nas faces para valores positivos em ambos os painéis mas que

rapidamente desaparece com o aumento dos ângulos de incidência – Figura 4.6. A incidência oblíqua

ou direta de vento nas faces frontais faz com que os coeficientes de pressão sejam, embora

negativos, mais próximos de 0.

Nos ângulos superiores a 225º, existem também valores de sucção mais próximos de 0

(incidência de 240º - Figura 4.6), com exceção da direção de 315º, na qual os valores descem até ao

intervalo de -0,5 a -0,7.


Em todas as faces de tardoz dos painéis testados com um ângulo azimutal de 45º,

verificaram-se sobrepressões. Contudo, como os valores obtidos para o painel A foram afetados de

alguns erros experimentais, utilizaram-se para este os valores obtidos em todas as figuras do painel B.

Em direções de 0 a 150º, nos primeiros ângulos registam-se coeficientes positivos superiores a 0,3 e

negativos inferiores a -0,3.

A comparação entre valores de faces frontais e de tardoz revela também os mesmos

resultados que os averiguados para o azimute de 0º. Por outras palavras, a predominância de valores

de coeficientes de pressão negativos nas faces superiores e de valores positivos nas faces inferiores

é também comprovada para o ângulo azimutal de 45º. Porém, ao contrário do referido no subcapítulo

anterior, para este azimute existem valores considerados mais críticos em ambas as faces, sendo

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

78

que nas faces de tardoz existem grandes variações de pressão numa mesma face. O afastamento

dos painéis da cobertura parece, para estes casos, começar a ter um efeito negativo sobre os

mesmos.

Figura 4.7 – Coeficientes de pressão por zona de me dição nas faces a tardoz - incidências de 0º e 45º - Painel B (azimute de 45º).

Apesar disso, mais uma vez, é importante referir a coerência dos resultados entre os

azimutes de 45º e de 0º, uma vez que junto à cobertura existem predominantemente valores positivos

e na zona dos painéis mais afastadas existem sucções (inferiores a -0,1) – Figura 4.7.

Do mesmo modo que acontece para as outras faces de tardoz testadas neste ângulo azimutal,

para as direções entre 180º e 315º, existe tomadas de pressão que devem ser mencionadas pelos

valores exibidos durante os ensaios.

Figura 4.8 – Coeficientes de pressão por zona de me dição nas faces a tardoz - incidências de 225º e 24 0º - Painel B (azimute de 45º).

Nestes casos, as diferenças de pressão numa mesma face de tardoz são maiores que nos

anteriores casos. Os valores superiores a 0,1 das tomadas B16 a B18 contrastam com as sucções

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

79

das tomadas B10 a B12 (entre -0,3 e -0,7). Mais uma vez existe uma tendência de decréscimo de

pressão no painel da esquerda para a direita (de acordo com o afastamento do mesmo à cobertura) –

Figura 4.8.

Os valores positivos nas faces de tardoz assemelham-se aos mostrados no trabalho de

Xypnitou (2012) para edifícios com uma altura de 7 m.

4.1.3. Ângulo azimutal igual a 90º O azimute de 90º corresponde ao ângulo máximo estudado em ensaios para esta dissertação.

Para todas as incidências de vento entre 0º e 150º, registaram-se sucções em todas as tomadas de

pressão. Nas direções de 135º e 150º, tal como verificado para o azimute de 45º, existem valores de

sucção bastante negativos, principalmente nas zonas 7 a 9 de ambos os painéis (entre -1 e -1,2) –

Figura 4.9. Este ângulo de azimute revela, consequentemente para estas incidências, grandes

semelhanças relativamente ao ângulo azimutal de 45º.

Figura 4.9 – Coeficientes de pressão por zona de me dição nas faces frontais - incidências de 0º e 150º (azimute de 90º).

Nas restantes incidências de vento com painéis posicionados a 90º, existe uma grande

variação de valores de coeficiente de pressão nas faces frontais de ambos os painéis. Para ângulos

de incidência próximos de 180º, existem coeficientes de pressão entre -0,3 e -0,9, enquanto que, para

os ângulos perto de 315º, existem alguns coeficientes positivos com valores até 0,5.

Para além desta variabilidade, é substancial referir que a face que apresenta uma maior área

de sobrepressão é a da direção 270º - painel A. Para o painel B existe, tal como para o painel A, uma

propensão para o aumento da pressão com o aumento do ângulo de incidência do vento, exceto para

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

80

a posição referente à incidência de 315º onde há um ténue decréscimo destes coeficientes positivos

mas relativamente visível no painel B.

Ao mesmo tempo, para ambos os painéis, observa-se na Figura 4.10 que as tomadas 7 a 9

confirmam valores de sobrepressão mais críticos no contexto deste trabalho, e que comprometem a

segurança estrutural dos painéis solares.

Refira-se ainda que muitos destes registos são semelhantes, em valor absoluto, aos valores

estipulados pelo Eurocódigo 1 (NP EN 1991-1-4, 2010) para coberturas com inclinação semelhante à

estudada.

Figura 4.10 – Coeficientes de pressão por zona de m edição nas faces frontais - incidências de 270º e 3 15º (azimute de 90º).

Salientam-se, nas faces de tardoz, alguns valores observados tanto no painel A como no

painel B em ângulos de incidência até 150º. Em B13, B16 e B17 confirma-se a existência de

pequenas áreas com pressão mais elevada que nas restantes faces dos painéis. Na face do painel B

a 135º, todos os valores são superiores a 0,3 – Figura 4.11.

Na medição da zona 18 do painel A, ao contrário do que acontece com os resultados do

azimute de 45º onde os painéis estão mais próximos da pendente da cobertura, existem pressões

mas de valor mais próximo de 0. A incidência de vento de 135º é um desses exemplos – Figura 4.11.

Por outro lado, existe uma maior uniformidade de pressão em todas as faces inferiores do

painel B.

À medida que o ângulo de incidência de vento aumenta, existe um decréscimo do valor dos

coeficientes positivos nas faces de tardoz, sendo que, para o ângulo de 315º, esta tendência é

contrariada – Figuras 4.11 e 4.12.

Chung et al. (2010), que realizou um estudo em túnel de vento usando coletores solares com

60% das dimensões reais, verificou também que na incidência de vento de tardoz existem

sobrepressões nas faces inferiores dos painéis, principalmente quando é colocado um reservatório

junto aos coletores.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

81

Figura 4.11 – Coeficientes de pressão por zona de m edição nas faces a tardoz - incidências de 0º e 135 º (azimute de 90º).

Para ângulos de incidência entre 180 e 315º verificou-se, no painel B, que a tomada B18 (na

face de tardoz) foi também a que registou um valor mais elevado e mais uma vez se constata a

diferença de valores entre faces superiores e inferiores de um mesmo painel. Não obstante, para os

ângulos de incidência até 315º do painel B, mais concretamente a partir de 210º, registaram-se

valores próximos de 0 em várias tomadas de pressão. As incidências de vento de 270 e 315º são

exemplo disso - Figura 4.12.

Figura 4.12 – Coeficientes de pressão por zona de m edição nas faces a tardoz - incidências de 270º e 3 15º (azimute de 90º).

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

82

4.2. Diferenças de coeficiente de pressão entre fac es superior e inferior

As diferenças de pressão calculadas pela equação 3.6 (ver subcapítulo 3.1.4.) podem tomar

valores:

• Positivos (�� > 0): o que significa que a força do vento é aplicada na face frontal e é capaz

de danificar os painéis por sobrepressão (��,�� > ��,��). • Negativos (�� < 0): em que a força é aplicada na face inferior, ou seja, o vento poderá

mesmo fazer com que o painel solar se separe da sua estrutura de suporte por sucção

(��,�� < ��,��).

A Figura 4.13 mostra as duas situações que podem ocorrer e esclarece visualmente o que

pode acontecer aos painéis solares.

Figura 4.13 – Representação da força de vento confo rme o valor de diferença de pressão obtido: a)

sobrepressão; b) sucção.


Conforme aumenta o ângulo de incidência, as diferenças de pressão entre faces adquirem

valores mais negativos (aplicável a ambos os painéis). Apesar disso, as direções de 270º – Figura

4.14 – e 315º são exceção a esta regra em que há valores positivos em tomadas como a A9-A12.

Estes valores negativos justificam-se pela presença de coeficientes de pressão positivos nas

faces de tardoz. Porém, nos ângulos de incidência mais próximos de 0º existem também algumas

diferenças próximas de 0 na parte esquerda/inferior. Deve-se ainda referir a presença de valores

semelhantes em algumas tomadas de pressão que são visíveis nas diferenças compreendidas pelas

tomadas A7 a A12, principalmente para os ângulos de 120º a 150º (inferiores a -0,7). O ângulo de

incidência de 135º é um desses exemplos – Figura 4.14.

Em suma, pode-se dizer que esta é a posição com a maior semelhança de valores entre os

dois painéis A e B devido a ser a posição em que ambos se encontram simétricos.

��,�� > ��,�� (�� > 0)

��,�� < ��,�� (�� < 0)

a) b)

83

Figura 4.14 – Coeficientes de pressão diferenciais para as incidências de 135º e 270º (azimute de 0º).


Este ângulo azimutal mostra que o painel A tem diferenças de valor negativo acentuado,

devido à existência de coeficientes de pressão bastante positivos na face inferior. Esta diferença

adquire o valor mais baixo em termos de sucção (próximo de -1,8) na diferença A3-A18 para a

incidência de vento de 135º - Figura 4.15. Este é um dos valores críticos deste ângulo de azimute e

justifica-se, mais uma vez, pela proximidade à cobertura desse canto do painel. Nenhum valor tão

negativo tinha sido registado nas diferenças do azimute igual a 0º.

O painel B, por sua vez, mostra-se também com diferenças de pressão negativas para quase

todos os ângulos de incidência até 180º com valores semelhantes aos do painel A mas sem nenhum

que se destaque.

Porém, à medida que aumentam os ângulos de incidência do vento até aos 315º, algumas

tomadas de pressão vão adquirindo diferenças de pressão positivas. A direção de 240º exemplifica

uma dessas situações – Figura 4.15 – em que na zona direita do painel a diferença de pressão é

positiva e superior a 0,3 (painel B) e na zona junto à cobertura a diferença é inferior a -0,5.

Esta diferença face aos primeiros ângulos justifica-se pela incidência oblíqua de vento nas

faces de tardoz característica dos ângulos superiores a 90º e inferiores a 180º. O facto de para

ângulos de incidência maiores as faces frontais terem coeficientes menos negativos faz com que a

diferença de pressão obtida em algumas zonas seja positiva.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

84

Figura 4.15 – Coeficientes de pressão diferenciais para as incidências de 135º e 240º (azimute de 45º) .


Para o ângulo azimutal de 90º, registou-se que para o vento incidente de 120 a 150º, grande

parte do painel A tem uma considerável diferença de pressão negativa entre as faces. A diferença

entre as tomadas A7-A10 e A8-A11 pode ser bastante significativa para estes ângulos, com valores

negativos rondado o intervalo de -1,2 a -1,4 como se observa na Figura 4.16 para incidências de 120

e 135º.

Figura 4.16 – Coeficientes de pressão diferenciais para as incidências de 120º e 135º (azimute de 90º) .

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

85

Por outro lado, o painel B é o que regista a maior diferença de valor negativo nas tomadas

B7-B10, B8-B11 e B9-B12 da direção de 135º – Figura 4.16. Nos ângulos de 225º a 315º, registam-se

valores positivos em ambos os painéis. Destacam-se, para este caso, os cantos inferior direitos dos

painéis com valores de diferença de coeficiente de pressão superior a 0,5 – Figura 4.17, justificados

pelos coeficientes de pressão positivos nas faces frontais.

Figura 4.17 – Coeficientes de pressão diferenciais para a incidência de 240º (azimute de 90º).

Através da observação de todas as figuras anteriores, percebe-se que a posição azimutal de

90º, é a que apresenta, em geral, as diferenças de pressão mais significativas numa maior extensão

do painel (comparado com as posições azimutais de 0º e 45º), podendo, por isso, ser também

considerada a mais crítica.

Fazendo uma comparação com estudos realizados em coberturas planas com painéis solares

que possuem alguma inclinação, é pertinente mencionar a afinidade de resultados obtidos com os

resultados da campanha realizada por Xypnitou (2012) para a direção de vento de 135º com

diferenças de coeficientes de pressão igualmente críticas, atingindo-se valores bastante negativos da

ordem dos -2 a -4,5.

Já para o trabalho realizado por Cao et al. (2013), podem ser retiradas conclusões idênticas

(no ângulo de 310º), pois os resultados para todas as faces são bastante semelhantes para um

ângulo quase idêntico (315º).

4.3. Erros experimentais associados

Os resultados analisados nos subcapítulos 4.1 e 4.2, apresentam poucas diferenças face aos

estudos anteriores sobre a ação do vento em painéis solares (ver Tabela 3.6 do subcapítulo 3.4.1).

Porém, algumas dessas discrepâncias podem dever-se a erros que podem estar associados ao

procedimento de ensaio, tais como:

• A estrutura de suporte criada para a atividade expe rimental : Houve uma tentativa de

simular o melhor possível a estrutura de suporte real dos dispositivos solares – Figura 4.18 -

e, por esse motivo, nas faces inferiores foram colocados perfis transversais que sustentam

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

86

melhor os perfis verticais conetantes com o restante modelo tridimensional. Isto fez com que

algumas das zonas de tomada de pressão ficassem próximas destes perfis, podendo

provavelmente ter alguma influência no escoamento e, por isso, nos valores obtidos para os

coeficientes de pressão nesses pontos de medição.

• Os tubos de silicone usados : O escoamento pode também ter sido afetado pela posição

dos tubos de silicone que se conectam ao transdutor de pressão. Apesar de se ter tentado

agrupar os tubos em locais onde fosse minimizada a perturbação do escoamento, pode

mesmo assim ter afetado alguns resultados. Para além disso, a rotação da maquete

experimental para permitir avaliar diferentes incidências do vento pode ter levado a que, em

casos pontuais, alguns dos tubos de silicone possam ter ficado trilhados, afetando os

resultados.

• Possibilidade de obstrução das tomadas de pressão : Pode ter ocorrido uma obstrução

parcial nalgumas tomadas de pressão devido à colocação de cola na fixação do painel solar

aos tubos de silicone.

• A interferência das paredes do túnel de vento , já mencionada por Castanho (2012), pode

também ter contribuído para algumas imprecisões nos resultados.

Figura 4.18 – Face tardoz do painel e tubos de sili cone associados ao painel solar

4.4. Simulação energética, económica e ambiental us ando o programa

Soltherm

Como se concluiu do Capítulo 2 e subcapítulos 4.1. e 4.2., a colocação dos painéis solares

com a inclinação da cobertura (quando inclinada) melhora consideravelmente a integração

arquitetónica dos sistemas solares e, por outro lado, minimiza a ação do vento com repercussões ao

nível da durabilidade, do desempenho estrutural dos painéis com a sua estrutura de suporte e do

rendimento dos próprios sistemas solares ativos.

De modo a avaliar a influência da colocação dos painéis com a orientação e inclinação da

cobertura no desempenho dos sistemas foi efetuado um estudo de simulação energética, económica

87

e ambiental recorrendo-se ao programa Soltherm desenvolvido pelo LNEG (Aguiar, 2007) tendo-se

analisado quatro situações distintas, todas com coletores solares planos, de 2 m2 (padrão / exemplo),

preconizados pelo programa.

No Anexo II encontram-se os dados obtidos dos relatórios disponíveis para análise da

simulação efetuada.

Partiu-se do pressuposto que a localidade que seria estudada, para este caso, seria Lisboa, e

que a habitação possuía dois coletores solares de referência (ou padrão). Assumiu-se ainda no que

concerne ao preço do gás natural (substituto da fonte renovável) os valores da LisboaGás (Galp

Energia, 2014) afetados de impostos e para a estimação do número de litros despendidos pelos

habitantes, o consumo diário recomendado pelo REH de 40 litros por habitante (REH, 2013).

Quanto ao preço total do sistema a colocar (igual ao da maquete inserida no túnel de vento),

utilizaram-se os dados da empresa Soldirecto para coletores solares (Soldirecto, 2013),

nomeadamente o pacote SCF 300 S (circulação forçada) mais acessórios e estrutura de suporte

horizontal. Com o propósito de depreender as consequências para os utilizadores, consideraram-se

vários casos:

• Os coletores sempre colocados a Sul com a inclinação de 35º segundo as

especificações do REH (igual à experiência em maquete tridimensional colocada em

túnel de vento).

• Os coletores colocados sobre a pendente da cobertura a 30º (orientados a Sul, a

Sudeste e a Este) – casos de melhor integração arquitetónica correspondentes a cada

um dos casos testados na campanha experimental em túnel de vento.

A Figura 4.19 mostra a interface de abertura do programa Soltherm. Várias opções de análise

são mostradas nos separadores da mesma interface.

Figura 4.19 – Janela de abertura do programa Soltherm

88

O estudo de simulação energética provou, como esperado, que a orientação a Sul (com

inclinações a 30º e 35º) é sempre a mais favorável em termos de energia solar captada pelos

coletores, uma vez que Lisboa se encontra no Hemisfério Norte e logo é a orientação Sul que tem

maior exposição solar diária. Apesar da inclinação a 35º ser a mais favorável em termos de energia

fornecida pelos coletores por ser mais a próxima da latitude de Lisboa, as situações em que os

coletores se encontram a 35º numa cobertura a 30º contemplam o caso em que os coletores se

encontram com um ângulo azimutal igual a 90º - situação de pior integração arquitetónica.

Segundo os resultados obtidos, nas orientações estudadas existe uma diferença significativa

com a variação da orientação solar do coletor. Como seria espectável, a simulação energética sai

prejudicada nas orientações a Este e Sudeste, havendo um decréscimo de energia fornecida de 507

kWh por ano (21%) entre o caso em que os coletores se encontram com uma inclinação de 35º a Sul

e o caso em que a inclinação dos coletores é de 30º mas que se encontram colocados a Este.

A produtividade1 por metro quadrado e a fração solar2 sofrem também um ligeiro decréscimo

com esta variação de azimute. O rendimento do sistema3 permanece quase inalterável.

A Tabela 4.1. apresenta um balanço de energia fornecida anualmente e dos parâmetros

descritos anteriormente nas diferentes situações.

Tabela 4.1 – Balanço anual de energia fornecida com diferentes características do sistema solar térmic o

35º - Sul 30º - Sul 30º - Sudeste 30º - Este

Energia fornecida anualmente [KWh] 2427 2413 2261 1920

Fração solar [%] 63,1 62,7 58,8 49,9

Produtividade [KWh/ m 2] 607 603 565 480

Rendimento do sistema (global) [%] 32 32 32 31

Por conseguinte, no caso de se pretender adotar o mesmo ângulo de inclinação da cobertura

nos sistemas solares, há que ter em atenção a perda de produtividade (que nos casos analisados

atingiu, no máximo, 127 kWh/m2, ou seja, 21%) e o decréscimo do valor de fração solar. Pode

concluir-se nos casos analisados que é mais fácil e rentável, no caso dos painéis já orientados a Sul

fazer alterar a sua inclinação de 35º para esta ficar igual à da cobertura (de 30º a Sul) do realizar uma

rotação aos mesmos de modo a ficarem melhor instalados mas orientados segundo outro ponto

cardeal (em casos de coberturas a 30º com pendente a Este e Sudeste).

Quanto à análise económica (Tabela 4.2) nos casos onde se registam um valor maior de

energia fornecida, os custos energéticos de energia primária evitados serão de igual modo maiores.

Por esse motivo, nos casos da orientação a Este e Sudeste, existe um retorno económico

mais prolongado, o que faz com que o Valor Atual Líquido (VAL) determinado pelo Soltherm seja

inferior – Tabela 4.2. No caso da orientação a Este, este indicador de recuperação de investimento

1 Rácio entre a energia fornecida e a área total de coletores. 2 Rácio entre a energia fornecida pelos coletores e a energia total fornecida ao consumidor, incluindo a proveniente do sistema de apoio. 3 Relaciona a energia incidente no coletor e a energia fornecida pelo sistema solar térmico.

89

(VAL) é negativo, pelo que não seria compensador a instalação de coletores solares (de um ponto de

vista puramente energético e económico).

Se houvessem incentivos para a instalação de coletores solares como, por exemplo, os

contemplados na “Medida Solar Térmico 2009” (Madeira, 2010), que atualmente já não está em vigor,

o VAL de -191€ facilmente poderia ser transformado num valor positivo. Contudo, esta seria uma

situação em que se subsidiariam instalações com um desempenho inadequado.

Tabela 4.2 – Análise económica da implementação de coletores solares nos quatro casos de estudo


Custos energéticos evitados

[€] 8196 8148 7635 6484

Valor Atual Líquido [ €] 1347 1303 843 -191

Rendibilidade média anual

[%] 4,2 4,2 3,6 2,1

A análise ambiental, por sua vez, acentua as conclusões retiradas para as outras análises

sendo que o número de toneladas de dióxido de carbono não emitidos para a atmosfera é superior

para a orientação ótima do que noutros casos – Tabela 4.3.

Tabela 4.3 – Impactes ambientais evitados em todos os casos de estudo


Consumo de energia

primária (fóssil)

[MWh/ano]

3,24

(307 m3 de Gás

natural / ano)

3,22

(306 m3 de Gás

natural / ano)

3,01

(286 m3 de Gás

natural / ano)

2,56

(243 m3 de Gás

natural / ano)

Emissões de gases com

efeito de estufa [kg CO 2

equivalente /ano]

771 766 718 610

Da observação da Tabela 4.3., é percetível a existência de uma diferença na emissão de 161

kg de CO2 para a atmosfera entre os casos de maior e menor rendibilidade. Do mesmo modo, existe

uma discrepância significativa para a quantidade de energia fóssil ou primária de 0,68 MWh/ano,

correspondente a aproximadamente 64,4 m3 de gás natural por ano.

Consequentemente, num contexto mais geral e aplicado a todas as inclinações de painéis

solares, é necessário ponderar se a diminuição de produtividade e custos energéticos evitados

poderão, ou não, ser compensados com o aumento de segurança estrutural (conforme cada caso).

90


A partir de todos os ângulos estudados na campanha experimental em túnel de vento,

conclui-se que:

• O ângulo azimutal de 0º é o que apresenta valores absolutos de coeficientes de pressão e

coeficientes de pressão diferenciais menores, sendo por isso, o mais recomendado do

ponto de vista exclusivamente da análise da ação do vento. Percebeu-se neste azimute

que:

o Nas faces frontais registam-se, em geral, sucções moderadas ou nulas, constituindo

excepção as incidências de 120° a 150° onde os registos atingem valores de -

0,7≤ ��,�� ≤-0,6 e a incidência de 45° onde, no painel A se registaram valores

ligeiramente positivos (��,��<0,3).

o As faces a tardoz, embora apresentem maioritariamente valores ligeiramente positivos

(��,��<0,3), mostram também alguma variabilidade no painel A com valores negativos

(��,��≤ -0,6) para a incidência de 315° e positivos (��,��≤ 0,5) para a incidência de

240°.

o Finalmente no que diz respeito à diferença entre as duas faces, de que resulta a carga

efectiva aplicada pelo vento sobre os painéis, as incidências dos quadrantes Sul (120°

a 240°) são as mais gravosas registando valores de ��≤-0,7.

• No ângulo azimutal de 45º verificou-se que:

o Nas faces frontais registaram-se valores mais negativos do que no azimute de 0º,

sendo que na direcção de 135º, algumas das tomadas de pressão registaram os

valores mais negativos (��,��<-1,2).

o As faces de tardoz mostram tanto valores positivos junto à cobertura (��,��>0,3) como

negativos na zona mais afastada (��,��<-0,5). Os valores mais positivos registam-se

nas direcções de 0 a 90º e os valores mais negativos nas direcções de vento de 225 e

240º.

o A diferença entre as duas faces, por sua vez, revela que as direcções de 135º e 150º

são as que piores resultados apresentam. Na direcção de 135º, são registadas

diferenças com valor inferior a -1,8 junto à cobertura, sendo este o maior valor

absoluto verificado em todo o trabalho. No fundo, existe um risco de os painéis solares

se desprenderem da estrutura de suporte nessa zona.

• O ângulo azimutal de 90º é o que possui igualmente valores críticos tanto nas faces de

cada painel como nas diferenças de pressão. Ao contrário do painel A no azimute de 45º,

é no painel B do azimute de 90º que existem as maiores diferenças de pressão negativas,

nas zonas mais afastadas da cobertura. Sintetizando os valores obtidos:

91

o As faces frontais, tal como no azimute de 45º, apresentam sucções. Nas direcções de

135 e 150º várias tomadas de pressão registaram valores bastante negativos (��,��<

-1).

o Nas faces a tardoz verificaram-se tanto valores positivos como negativos.

Registaram-se alguns ��,�� >0,3 nas direcções de 120º a 150º e ��,�� <-0,3 nas

direcções de 210º, 240º e 315º.

o Por último, a diferença de pressão entre faces mostra que as direcções de 135º e

150º são as que piores resultados apresentam tal como nas diferenças de pressão

entre faces do azimute de 45º. Em ambas as direcções existem ��<-1,4.

• Os valores absolutos das diferenças de pressão observados são superiores para os

valores negativos do que para os positivos em todos os azimutes. Por outras palavras,

existe um risco maior de desprendimento (por sucção) do painel à estrutura de suporte do

que de quebra por sobrepressão devido à incidência de vento na face superior, em que o

valor de diferença mais significativo ultrapassa, em pouco, os 0,7.

Por isso, nos casos em que os ângulos azimutais são superiores, sugere-se que a separação

painel-cobertura seja suprimida e ocupada por uma solução construtiva que impeça a separação dos

painéis da sua estrutura de suporte devido à ação do vento. A Figura 4.20 exemplifica duas soluções

arquitetónicas que podem ser adotadas.

Figura 4.20 – Vista tridimensional simplificada e al çado esquemático de soluções construtivas adaptávei s a situações de painéis solares dissociados da cober tura: a) Inclusão de mansardas com forma triangular; b) Inclusão de mansardas com forma semicilíndrica.

Porém, sendo qualquer destas soluções um custo a acrescentar ao investimento realizado,

em qualquer dos casos deve haver um retorno económico positivo pelo que, em alguns dos casos

analisados, teria de haver um estudo mais aprofundado nesta questão.

Das soluções apresentadas, a que melhor integração arquitectónica proporciona é a solução

a) da Figura 4.20 uma vez que a forma das mansardas a serem colocadas é semelhante à da

cobertura pré-existente e, na solução b) da mesma figura, o facto das mansardas serem

semicilíndricas faz com que haja sempre espaçamento entre os novos volumes a serem adicionados

a) b)

92

e os painéis planos. Por este motivo, nem todas as soluções podem ser adaptadas a este tipo de

situação e há que ter um especial cuidado para que as faces de tardoz fiquem o menos expostas

possível às solicitações de vento.

Segundo a análise recorrendo ao programa Soltherm das situações testadas em túnel de

vento e das situações com melhor integração arquitetónica, conclui-se que:

• A atribuição de incentivos que outrora eram facultados a quem adquirisse um ou mais

sistemas solares, poderia aumentar o Valor Atual Líquido (VAL) das análises feitas.

• Os impactes ambientais são mínimos na inclinação e orientação otimizadas.

• A melhor colocação na instalação ou adaptação de painéis solares é favorecida se a

pendente do telhado estiver orientada a Sul (no Hemisfério Norte). Para além disso, se a

inclinação da cobertura inclinada for próxima à latitude do local, melhores resultados se

obterão do ponto de vista ambiental, económico e energético. Este é um aspeto que os

arquitetos devem ter, sempre que possível, em consideração.

• Embora muitas vezes nas soluções com melhor integração existam dados inferiores no

que diz respeito à energia coletada, há que ter em conta que a segurança é um aspeto

fundamental na colocação deste tipo de dispositivos. Como verificado no estudo em túnel

de vento, quanto mais próximo está o coletor da cobertura menos críticos são os valores

de pressão do vento e menos perigo existe de danos nos coletores e sistemas de suporte

em condições climatéricas adversas.

93

05 Conclusão

5.1. Conclusões gerais

5.2. Propostas de desenvolvimento futuras

95

5. Conclusão

5.1. Conclusões gerais

Com o presente trabalho percebeu-se, de uma forma geral, que são variadas mas também

complexas as condicionantes referentes à colocação de um ou mais sistemas solares num grande

edifício ou numa simples habitação unifamiliar.

Numa primeira parte do trabalho foram descritos os vários tipos de sistemas solares ativos

existentes (painéis fotovoltaicos e coletores solares) e analisadas as melhores formas de integração

em edifícios.

Do Capítulo 2, reteve-se que os vários tipos de dispositivos que aproveitam a energia solar

têm vindo a evoluir e, por outro lado, que a sua disposição é um aspeto cada vez mais trabalhado

pelos projetistas. Cada dispositivo tem as suas especificidades físicas e energéticas que melhor se

adequam a determinados locais de um edifício. Como aferido, um sistema termossifão, por exemplo,

não tem grande aplicabilidade numa fachada mas a sua colocação numa cobertura já é mais

aceitável, embora não seja uma solução esteticamente aliciante. No edifício Doxford International

Business Park, um dos exemplos abordados (subcapítulo 2.4.4), a harmonia criada no edifício

adquire-se compreendendo que os sistemas solares devem ser eles próprios uma fachada de uma só

cor e é neste tipo de aspeto que os arquitetos devem ter especial cuidado na integração deste tipo de

sistemas nos seus edifícios, quer por uma questão funcional quer por razões estéticas inerentes à

própria construção.

Em suma, a simbiose edifício-sistema solar só é criada quando existe uma forma comum de

evidenciar o que de melhor a Arquitetura tem para mostrar ao mundo em que o conjunto é mais do

que a soma das partes de um edifício. Como diz Peter Zumthor: ”A construção é a arte de formar um

todo com sentido a partir de muitas partes. Os edifícios são testemunhos da capacidade humana de

construir coisas concretas. O verdadeiro núcleo de qualquer tarefa arquitectónica encontra-se, no

meu entender, no acto de construir. É aqui, onde os materiais concretos são reunidos e erigidos, que

a arquitectura imaginada se torna parte do mundo real'” (Zumthor, 2009).

Por isso, os arquitetos, de uma forma geral, devem compreender as capacidades de

armazenamento, as limitações e as necessidades de construção, para que as saibam conjugar com a

orientação a adotar para estes sistemas, as características formais e ainda a flexibilidade de alguns

dos novos produtos disponíveis que têm suscitado maior interesse também por parte de construtores.

A utilidade de alguns programas de software para avaliação do desempenho destes sistemas

(como o Soltherm) é também fulcral para que não só se simplifique o estudo das variantes inerentes

aos sistemas solares como também se tome decisões ao nível do projeto e instalação destes

sistemas, sendo uma das áreas que os arquitetos contemporâneos devem dominar.

96

Sendo claro que este tipo de novas tecnologias vem substituir, em parte, as fontes

energéticas convencionais, justifica-se a sua adoção como um contributo para o tão referido

desenvolvimento sustentável. No entanto, é necessário haver um controlo à escala do utilizador no

dimensionamento ajustado e adaptado e ainda no uso para que não haja perdas a nível económico

(relativamente a custos iniciais, área instalada e percentagem de uso no quotidiano residencial).

Os diversos testes e ensaios realizados aos painéis segundo as normas europeias constituem

também um elemento importante para os padrões de qualidade e, mais relevante ainda, para a

segurança dos utilizadores, sendo a ação do vento um dos parâmetros a avaliar.

Neste contexto foi realizada, numa segunda parte do trabalho, uma campanha experimental

para avaliar a ação do vento em painéis solares para diferentes orientações e incidências de vento.

Verificou-se que a colocação dos painéis de um sistema solar térmico ou fotovoltaico com

uma inclinação superior à pendente da cobertura não traz quaisquer benefícios em relação às

solicitações do vento. Os resultados de coeficientes de pressão obtidos são explícitos para os

ângulos azimutais diferentes de 0º, principalmente para as direções de vento de 120º a 270º.

A solução em que os painéis solares se encontram com um ângulo azimutal igual a 0º, é de

entre as três examinadas, a que menos problemas causa. Os coeficientes de pressão são, tanto os

positivos como os negativos, mais próximos de 0, fazendo com que as diferenças de pressão obtidas

entre faces sejam também menores.

De um modo geral, as diferenças de pressão mais significativas nos ângulos de azimute

iguais a 45º e 90º foram verificadas para as direções de 135º com valor negativo até -1,8 e nas

direções de 225º a 270º em os valores de algumas das tomadas se encontram abrangidos no

intervalo de 0,5 a 0,7.

Dos resultados observados nas simulações energéticas, económicas e ambientais em

Soltherm, conclui-se que a orientação ótima para os coletores no Hemisfério Norte é a Sul e conduz a

melhores resultados em termos energéticos. Efetivamente, a colocação de coletores numa orientação

que não a Sul nem com inclinação de 35º (situação de maior produtividade), conduziu para a

instalação de 2 m2 de coletores padrão com uma inclinação de 30º a perdas energéticas na

orientação a Este de 21%, mas há que ter em atenção os dados relativos aos ensaios em túnel de

vento que indiciam as posições junto à cobertura como mais aconselháveis.

Consequentemente, confrontando estes dados experimentais com as conclusões da pesquisa

sobre integração arquitetónica, existe uma concordância face à posição em que devem ser colocados

os painéis solares numa cobertura, isto é, preferencialmente aplicados com a inclinação e orientação

da cobertura sobre os mesmos e com uma posição central face aos limites da construção. Isto reduz

as diferenças de pressão entre a face frontal e tardoz do painel e logo as solicitações estruturais

devido ao vento e, ao mesmo tempo, confere uma maior simetria face à forma geral da edificação.

97

5.2. Propostas de desenvolvimento futuras

Propõe-se como trabalhos futuros, explorar a vertente de investigação experimental já

iniciada com o presente estudo. Por outras palavras, o estudo comparado de várias condicionantes à

ação do vento numa determinada estrutura ou elemento deve ser explorado ao máximo nas situações

em que se prevêm problemas de utilização de sistemas solares. Sugere-se, portanto, que as

investigações em túnel de vento possam ser estendidas a diferentes:

Dimensões e formas da maquete (retangular, circular e outras formas geométricas mais

complexas) de modo a verificar a influência de arestas vivas e vórtices no escoamento do

vento. Dentro desta variante, poder-se-ia também fixando uma forma estandardizada

fazer variar o comprimento, a largura e a altura do modelo tridimensional a testar no túnel

de vento.

Rugosidades de terreno (como previsto no Eurocódigo em vigor) para que se perceba

as variações de coeficiente de pressão em diferentes zonas sejam elas urbanas ou rurais.

Espaçamentos entre coletor/painel fotovoltaico e cobertura, nas quais deve-se ter

um especial cuidado com a escala geométrica a usar, devido aos espaçamentos que, a

uma escala reduzida, podem ser quase anulados.

Inclinações dos painéis solares, sendo provavelmente o parâmetro, de entre todos os

mencionados, o que se deve estudar mais detalhadamente. Esta análise sobre sistemas

solares indevidamente integrados na construção deve contemplar todas as inclinações

(entre 0 a 90º) para que as conclusões daí retiradas sejam adaptáveis a qualquer caso de

estudo ou situação em qualquer latitude.

Estruturas de suporte colocadas em sistemas solares ativos, de forma a estudar a sua

influência nas diferenças de coeficiente de pressão entre faces.

Exemplos de integração conveniente em edifícios, através da análise das cargas de

vento em propostas de integração arquitetónica como as mostradas na Figura 4.20.

Este tipo de estudo poderá também ser complementado com simulações numéricas em CFD

(Computacional Fluid Dynamic), permitindo a comparação de resultados experimentais em túnel de

vento com resultados numéricos.

Relativamente à temática da integração em Arquitetura de sistemas solares ativos

(fotovoltaicos e coletores solares), é sempre importante compreender e perceber as novas

tecnologias destes sistemas para que se possa fazer um estudo aprofundado da sua implementação

em vários edifícios. Por este motivo, os estudos realizados a nível académico devem estar sempre

atualizados, quer seja na perceção da instrumentação de novos elementos quer seja em trabalho de

campo no que diz respeito ao entendimento de novas estéticas e formas que advêm da evolução

tecnológica. Este estudo de monitorização constante permite, por si só, colmatar falhas cometidas no

passado, nomeadamente, na perceção atempada e oportuna de problemas arquitetónicos, estruturais

e de eficiência energética de utilização menos consciente de sistemas solares ativos em edifícios.

99

Referências bibliográficas

101

Referências bibliográficas

ABIOLA-OGEDENGBE, A. (2013). Experimental Investigation of Wind Effect on Solar Panels. Master

degree thesis, Department of Mechanical and Materials Engineering, University of Western Ontario,

London, Ontario, Canadá.

Acin Instrumenten Bv (2014). Acin Instrumenten Bv. Disponível em: <http://www.acin.nl/> [consultado

em 10/09/2014]

AEC (2010). AEC Solar. Disponível em: <http://www.aecsolar.co.uk/> [consultado em 17/03/2014]

AEE Intec (2014). AEE Intec. Disponível em: <http://www.aee-intec.at/> [consultado em 20/03/2014]

Água Quente Solar (2004). Guia para Instaladores de Colectores Solares. Disponível em:

<http://www.aguaquentesolar.com/publicacoes/27/14_Guia%20pr%20Instaladores.pdf> [consultado

em 03/04/2014]

Água Quente Solar (2014). Água Quente Solar para Portugal. Disponível em:

<http://www.aguaquentesolar.com/ > [consultado em 03/04/2014]

AGUIAR, R. (2007). Manual de Instalação e Utilização do software Soltherm. Departamento de

Energias Renováveis, Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação.

AllChem (2013). Colectores Solares Schüco. Disponível em:

<http://www.allchemi.com/rus/solar/shuko.html> [consultado em 08/10/2014]

Alpewa (2013). Alpewa: Prefa. Disponível em:

<http://www.alpewa.com/en/roofing_and_facades/roofing/prefa/> [consultado em 17 de Abril de 2014]

ALY, A. M., BITSUAMLAK, G. (2013a). Aerodynamic Loads on Solar Panels. Structures Congress

(2013), 1555-1564, doi: 10.1061/9780784412848.137.

ALY, A. M., BITSUAMLAK, G. (2013b). Aerodynamics of ground-mounted solar panels: Test model

scale effects. Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics,123, 250-260.

ALY, A. M., BITSUAMLAK, G. (2013c). Wind-Induced Pressures on Solar Panels Mounted on

Residential Homes. Journal of Architectural Engineering, doi:10.1061/(ASCE)AE.1943-5568.0000132.

América do Sol (2014). América do Sol. Telureto de Cádmio. Disponível em:

<http://www.americadosol.org/telureto-de-cadmio-cdte/> [consultado em 11/03/2014]

Architectenweb (2015). Architectenweb. Disponível em: <http://www.architectenweb.nl/> [consultado

em 02/03/2015]

102

BĂETU, G., AXINTE, E., TELEMAN, C., SILION, R. (2013). Measurement Techniques in Boundary

Layer Wind Tunnel for Determination of the Loads on Plane Solar Collectors. Technical University of

Iaşi, Roménia.

BARBOSA, R. (2013). Efeitos do Vento Sobre Painéis Fotovoltaicos Aplicados Em Coberturas de

Edifícios - Martifer Solar. Relatório de Dissertação de Mestrado, Mestrado Integrado em Engenharia

Mecânica, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Bear-ID (2014). Bear-ID: Sustainable Urban Planners and Architects. Disponível em: <http://bear-

id.com/> [consultado em 18/03/2014]

BITSUAMLAK, G. T., DAGNEW, A., ERWIN, J. (2010). Evaluation of wind loads on solar panel

modules using CFD simulation (CWE2010). The fifth International Symposium on Computational Wind

Engineering Conference. Chapel Hill, NC.

BRONKHORST, A. J., GEURTS, C. P., BENTUM, C. V., GREPINET, F. (2010). Wind tunnel and CFD

modelling of wind pressures on solar energy systems on flat roofs. 5th International Symposium on

Computational Wind Engineering (CWE2010), Chapel Hill, North Carolina, USA.

CAO, J., YOSHIDA, A., SAHA, P. K., TAMURA, Y. (2013). Wind loading characteristics of solar arrays

mounted on flat roofs. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 123, 214-225.

Carrilho da Graça Arquitetos (2014). Carrilho da Graça Arquitectos. Disponível em:

<http://www.jlcg.pt/> [consultado em 10/11/2014]

CASTANHO, A. (2012). Avaliação Experimental do Conforto Pedestre em Ambiente Urbano.

Dissertação de Mestrado, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa.

CHUNG, K., CHANG, K., CHOU, C.-C. (2010). Wind loads on residential and large-scale solar

collector models. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 99(1), 59 - 64.

Climate Protection Manual (2007). Climate Protection Manual for Cities. Disponível em:

<http://www.climatemanual.org/> [consultado em 13/02/2014]

Construlink (2006). FICHA TÉCNICA: Edifícios - Energia Alternativa nº 05. Disponível em:

<http://www.techitt.com/Homepage/2003_GuiaoTecnico/Ficheiros/gt_378_edificios_energias_alternati

vas_05_2006_11_20.pdf> [consultado em 10/11/2014]

COSTA, G. (2012). A Contribuição dos Sistemas Solares Térmicos e Fotovoltaicos para o balanço

energético dos edifícios residenciais unifamiliares. Dissertação de Mestrado, Faculdade de Ciências e

Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa.

CTCV (2013). Ensaio de Colectores Solares Térmicos e Módulos Fotovoltaicos. Disponível em:

<http://www.ctcv.pt/concreta2013/altercexa/pdf/CTCV_LSE_CONCRETA2013.pdf> [consultado em

22/05/2014]

103

Curto-Circuito (2014). Curto-Circuito. Disponível em:

<http://www.curto-circuito.com/index.php?main_page=index&cPath=225_226> [consultado em

25/02/2014]

Dern (2014). Dern: Domótica e Energias Renováveis. Disponível em:

<http://www.dern.pt/index.php?pg=6&lng=pt> [consultado em 25/02/2014]

Direct Industry (2014). Direct Industry. Disponível em: <http://www.directindustry.com/> [consultado

em 17/09/2014]

DOMA Solartechnik (2014). DOMA Solartechnik: Sonderloesungen. Disponível em:

<http://www.domasolar.com/sonderloesungen/> [consultado em 21/03/2014]

DomoSolar (2014). Domosolar: Domótica e Energias Renováveis. Disponível em:

<http://www.domosolar.net/domotica/> [consultado em 12/02/2014]

DUFFIE, J. A., BECKMAN, W. A. (2006). Solar Engineering of Thermal Processes. 3ª Edição.

Madison, University of Wisconsin, Solar Energy Laboratory, John Wiley and Sons.

Enrepo (2014). Enrepo – Energias Renováveis Portugal. Disponível em: <http://www.enrepo.pt/>

[consultado em 31/03/2014]

EPBD (2010). Energy Performance of Buildings Directive – 2010/31/EU. Official Journal of the

European Union, European Parliament and the Council of the European Union.

FARKAS, K. (2013). Design Photovoltaic Systems for Architectural Integration. Criteria and guidelines

for product and system developers. Report T.41.A.3/2: IEA SHC Task 41. Solar Heating and Cooling

Programme, Solar Energy & Architecture -International Energy Agency.

Galp Energia (2014). Tarifário gás natural. Disponível em:

<http://www.galpenergia.com/PT/ProdutosServicos/GasNatural/Mercado-

Regulado/Tarifario/Paginas/Tarifario.aspx?tipoUtilizacao=1&empresa=4&> [consultado em

04/06/2014]

GEURTS, C., STEENBERGEN, R. (2009). Full scale measurements of wind loads on stand-off

photovoltaic systems. 5th European and African conference on wind engineering (EACWE), Florence,

Italy.

Gigaom (2014). Gigaom. Disponível em: <https://gigaom.com/> [consultado em 24/10/2014]

GINGER, J., PAYNE, M., STARK, G., SUMANT, B., LEITCH, C. (2011). Investigation on Wind Loads

Applied to Solar Panels Mounted on Roofs. School of Engineering & Physical Sciences, James Cook

University, Townsville, Australia.

104

GOMES, M. G. (2003). Acção do Vento em Edifícios. Determinação de Coeficientes de Pressão em

Edifícios em L e U. Dissertação de Mestrado, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de

Lisboa.

Greenest (2014). Greenest: Energy Resources. Disponível em: <http://www.greenestenergy.com/>


Greenpro (2004a). Energia Fotovoltaica: Manual sobre tecnologias, projecto e instalação. Disponível

em: <http://www.greenpro.de/po/fotovoltaico.pdf> [consultado em 04/06/2014]

Greenpro (2004b). Energia Solar Térmica: Manual sobre tecnologias, projecto e instalação.

Disponível em: <http://www.greenpro.de/po/solartermico.pdf> [consultado em 04/06/2014]

HOLMES, J. D. (2007). Wind Loading on Structures. 2ª Edição. Abingdon, Reino Unido. Taylor &

Francis.

HOSOYA, N., CERMAK, J. E., STEELE, C. (2001). A Wind-Tunnel Study of a Cubic Rooftop AC Unit

on a Low Building. 9th Americas Conference on Wind Engineering (ACWE), Clemson, South Carolina,

USA.

Insuatherm (2011). Insuatherm. Disponível em: http://www.insuatherm.com/ [consultado em

10/09/2014]

Intelilar (2009). Intelilar: Projecto e Instalação de Sistemas Inteligentes. Disponível em:

<http://www.intelilar.pt/> [consultado em 21/03/2014]

IRWIN, H. P. (1981). The Design of Spires for Wind Simulation. Journal of Wind Engineering and

Industrial Aerodynamics, 7.

KOPP, G. A., FARQUHAR, S., MORRISON, M. J. (2012). Aerodynamic mechanisms for wind loads on

tilted, roof-mounted, solar arrays. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 111, 40-

52.

Labsol (2014). Laboratório de Energia Solar – LABSOL. Disponível em: <http://www.solar.ufrgs.br/>


LAVADO, A. (2009). Os Actuais Desafios da Energia. Implementação e Utilização das Energias

Renováveis. Departamento de Biologia Animal, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa.

LNEG (2010). Solar XXI. Em direcção à energia zero. LNEG, Laboratório Nacional de Energia e

Geologia.

LOPES, M. (2008). Aplicação numérica e experimental de métodos de simulação da camada limite

atmosférica para o estudo da acção do vento sobre edifícios. Dissertação de Mestrado, Instituto

Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa.

105

MADEIRA, A. (2010). Integração de painéis solares térmicos - Soluções de pós-construção.

Dissertação de Mestrado, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa.

MarSol (2014). MarSol. Disponível em: <http://www.solarenergyproducts.com.au/> [consultado em

21/03/2014]

Measurement Specialties (2014). Measurement Specialties. Disponível em: <http://meas-

spec.com/default.aspx> [consultado em 12/09/2014]

MENDES, P. (2010). Eurocódigo 1 – Acções em estruturas. Parte 1-4: Acções gerais – Acções do

vento. LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil. Disponível em:

<http://www.lnec.pt/qpe/eurocodigos/seminario_lisboa/EC1_Parte1-4_LNEC2010_PM.pdf>


MENDES, P. (2011). Dimensionamento de Estruturas. Quantificação de acções em edifícios de

acordo com o Eurocódigo 1. Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa.

MERONEY, R. N., NEFF, D. E. (2010). Wind effects on roof-mounted solar photovoltaic arrays: CFD

and wind-tunnel evaluation. 5th International Symposium on Computational Wind Engineering

(CWE2010), Chapel Hill, North Carolina, USA.

NP EN 1991-1-4 (2010). Eurocódigo 1: Acções em Estruturas. Parte 1-4: Acções gerais – Acções do

vento.

OLIVEIRA, L. (2013). Estudo das Ações do Vento em Painéis Fotovoltaicos. Relatório de Dissertação

de Mestrado, Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica, Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto.

Onyx Solar (2014). Onyx Solar. Disponível em: <http://www.onyxsolar.com/pt/> [consultado em

2/09/2014]

Painéis Fotovoltaicos (2011). PaineisFotovoltaicos.com. Disponível em:

<http://www.paineisfotovoltaicos.com/> [consultado em 21/03/2014]

PEREIRA, A. (2011). A Contribuição de um Sistema Solar Térmico no Desempenho Energético do

Edifício Solar XXI. Dissertação de Mestrado. Departamento de Ciências e Tecnologia da Biomassa.

Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa.

PEUSER, F., REMMERS, K., SCHNAUSS, M. (2005). Sistemas Solares Térmicos - Diseño e

Instalación. Sevilla, Solarpraxis.

PLANA, M. I., POLO, J. R. R., URRUTIA, J. I. R. (2004). Tecnología solar. Colección energias

renovables, Universidad de Lleida, Mundi-Prensa.

Portal das Energias Renováveis (2015). Portal das Energias Renováveis. Disponível em:

<http://www.energiasrenovaveis.com/index.asp> [consultado em 03/03/2015]

106

PRATT, R. N., KOPP G. A. (2013). Velocity measurements around low-profile, tilted, solar arrays

mounted on large flat-roofs, for wall normal wind directions. Journal of Wind Engineering and Industrial

Aerodynamics, 123, 214-225.

PROBST, M.C.M, ROECKER, C. (2012). Solar Energy Systems in Architecture. Integration criteria

and guidelines. Report T.41.A.2: IEA SHC Task 41. Solar Heating and Cooling Programme, IEA -

International Energy Agency.

REH (2013). DL118/2013 de 20 de Agosto. Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios

de Habitação (REH). Síntese da Regulamentação Aplicável (Decreto-Lei, Portaria e Despachos).

Disponível em:

<http://www.itecons.uc.pt/p3e/include/downloadFile.php?id=11&s=YjapevYjUvEgAnAqenEp>


Renewable Energy World (2014). Renewable Energy World. Disponível em:

<http://www.renewableenergyworld.com/rea/home> [consultado em 27/02/2014]

RORIZ L. (2008). Energia Solar Térmica: Uso de painéis solares para águas quentes. Disponível em:

<http://web.ist.utl.pt/luis.roriz/MyPage/Solar.pdf> [consultado em 02/09/2014]

Run on Sun (2014). Run on Sun: Clean Energy to Run Your Life. Disponível em:

<http://runonsun.com> [consultado em 09/09/2014]

RUSCHEWEYH, H.; WINDOÖVEL, R. (2011). Wind loads at solar and photovoltaic modules for large

plants. Disponível em: <http://pt.scribd.com/doc/96777002/Wind-Loads-at-Solar-and-Photovoltaic-

Modules-for-Large-Plants> [consultado em 18/03/2014]

RÜTHER, R. (2004). Edifícios Solares Fotovoltaicos. 1ª Edição. Departamento de Engenharia

Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Editora UFSC / LABSOLAR.

Schüco (2014). Schüco: ProSol TF. Disponível em:

<http://www.schueco.com/web/pt/partner/fassaden/centro_de_download/aluminio/prosol> [consultado

em 02/04/2014]

SHADEMAN, M., HANGAN, H. (2009). Wind Loading on Solar Panels at Different Inclination Angles.

The Fifth International Symposium on Computational Wind Engineering (CWE2010), Chapel Hill,

North Carolina, USA.

Solahart (2008). Solahart: hot water free from the sun. Disponível em:

<http://www.solahart.com/> [consultado em 06/05/2014]

Solar Choice (2011). Solar Choice: Renewable Energy Systems. Disponível em:

<http://www.solarchoice.uk.com/> [consultado em 18/03/2014]

107

Solar Thermal World (2012). Global Solar Thermal Energy Council. Disponível em:

<http://solarthermalworld.org/> [consultado em 21/03/2014]

Solar Wall (2014). SolarWall by Conserval Engineering Inc. Disponível em:

<http://solarwall.com/en/home.php> [consultado em 21/03/2014]

Solarbloc (2013). Solarbloc – Pretensados Duran. Disponível em: <http://solarbloc.es/pt-pt/>


SolarPV4U (2014). SolarPV4U: Solar Mounting & Inverter Specialists. Disponível em:

<http://solarpv4u.co.nz/> [consultado em 26/03/2014]

SolarServer (2014). Solar Server: Global Solar Industry Website. Disponível em:

<http://www.solarserver.com/> [consultado em 07/03/2014]

Solarvis Energy (2014). Solarvis Energy: Energy of the Future. Disponível em:

<http://www.solarvisenergy.co.uk/> [consultado em 07/03/2014]

Soldirecto (2013). Soldirecto: Catálogo Solar 2013 – Tabela de Preços. Disponível em:

<http://soldirecto.pt/download/7f6ffaa6bb0b408017b62254211691b5112> [consultado em 04/06/2014]

Sopogy (2014). Sopogy. Disponível em: <http://sopogy.org/> [consultado em 23/09/2014]

STENABAUGH, S., KARAVA, P., KOPP G. A. (2011). Design Wind Loads for Photovoltaic Systems

on Sloped Roofs of Residential Buildings. Research report, External Research Program. CMHC—

Home to Canadians.

Sun Connect (2011) Sun Connect: Kill Your Power BillTM

. Disponível em:

<http://www.sunconnect.com.au/> [consultado em 22/03/2014]

Techgear (2014). Techgear: The Tech side of life. Disponível em: <http://www.techgear.gr/>


Umbelino (2014). Solesia - Telhas Solares. Disponível em: <http://umbelino.pt/solesia/> [consultado

em 15/04/2014]

University of Strathclyde Engineering (2014). Solar Case Studies. Disponível em:

<http://www.esru.strath.ac.uk/EandE/Web_sites/01-02/RE_info/solar1.htm> [consultado em

15/09/2014]

VALENTE, M. (2011). Caracterização Automática de um Painel Fotovoltaico. Dissertação de

Mestrado. Faculdade de Ciências e Tecnologias, Universidade Nova de Lisboa.

VĂSIEŞ, G., AXINTE, E., TELEMAN, E. (2012). Numerical Simulation of Wind Action on Solar Panel

placed on Flat Roofs With and without parapet. Technical University of Iaşi, Faculty of Civil

Engineering and Building Services, Roménia.

108

VELICU, R., MOLDOVEAN, G., SCALEŢCHI, I., BUTUC, B.R. (2010). Wind loads on an azimuthal

photovoltaic platform. Experimental study. International Conference on Renewable Energies and

Power Quality (ICREPQ’10), Granada, Spain.

VIEIRA, C. (2013). Acção do Vento em Edifícios Altos. Dissertação de Mestrado. Departamento de

Engenharia Mecânica, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa.

Vulcano (2009). Colectores planos: Instruções de montagem. Disponível em: <http://vulcano-

pt.resource.bosch.com/media/vulcano/documenta__o/folhetos_2/solar_4/MI_FCB_FCC_sobre_telhad

o.pdf> [consultado em 18/04/2014]

Vulcano (2014). Painéis Solares Warm Sun. Disponível em:

<http://www.vulcano.pt/consumidor/productos/catalogo/producto_3009> [consultado em 13/03/2014]

Welche-Solaranlage (2012). Welche-Solaranlage. Disponível em:

<http://www.welche-solaranlage.de/> [consultado em 03/09/2014]

XYPNITOU, E. (2012). Wind Loads on Solar Panel Systems Attached to Building Roofs. Master

Degree Thesis. Concordia University.

ZUMTHOR, P. (2009). Pensar a Arquitectura. Barcelona, Gustavo Gili.

109

Anexos

Anexo I – Resultados da atividade em túnel de vento

Anexo II – Relatórios do programa Soltherm

111

Anexo I – Resultados da atividade em túnel de vento

Neste anexo, encontram-se os resultados obtidos na campanha experimental em túnel de

vento, alguns dos quais também mostrados no Capítulo 4 da presente dissertação.

I.1 Coeficientes de pressão obtidos

I.1.1 Ângulo Azimutal de 0º (Faces frontais)

Painel A Painel B

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

112

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

113

I.1.2 Ângulo Azimutal de 0º (Faces a tardoz)

Painel A Painel B

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

114

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

1

B16

B17

B18

B13

B14

B15

B10

B11

B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

1

B16

B17

B18

B13

B14

B15

B10

B11

B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

1

B16

B17

B18

B13

B14

B15

B10

B11

B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

1

B16

B17

B18

B13

B14

B15

B10

B11

B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

115


Painel A Painel B

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

116

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

117


Considerou-se o Painel A com valores idênticos ao Painel B

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

118

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

119


Painel A Painel B

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.2

-0.11

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

1

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

120

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

121


Painel A Painel B

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

122

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

123

I.2 Diferenças de pressão entre faces dos painéis

I.2.1 Ângulo Azimutal de 0º

Painel A Painel B

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

A16

A17

A18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B10

B11

B12

B13

B14

B15

B16

B17

B18

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

124

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

125


Painel A Painel B

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

126

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

127

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

128


Painel A Painel B

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

129

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

130

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

A1-A16

A2-A17

A3-A18

A4-A13

A5-A14

A6-A15

A7-A10

A8-A11

A9-A12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

B1-B16

B2-B17

B3-B18

B4-B13

B5-B14

B6-B15

B7-B10

B8-B11

B9-B12

131

Anexo II – Relatórios do programa Soltherm

II.1 – Análise energética

II.1.1. Características gerais do estudo

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Campo de coletores

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Modelo de coletor: plano 2 m² (exemplo)

Tipo: Plano

2 módulos (4,0 m²)

Coeficientes de perdas térmicas: a1= 4,120 W/m²/K a2= 0,014 W/m²/K²

Rendimento ótico: 73,0%

Modificador de ângulo: a 0° 5° 10° 15° 20° 25° 30° 35° 40°

1,00 1,00 1,00 0,99 0,99 0,98 0,98 0,96 0,95

a 45° 50° 55° 60° 65° 70° 75° 80° 85° 90°

0,93 0,91 0,88 0,84 0,78 0,69 0,54 0,23 0,00 0,00

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Permutador

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Interno ao depósito, tipo serpentina, com eficácia 55%

Caudal no grupo painel/permutador: 49,8 l/m² por hora (=0,06 l/s)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Depósito

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Modelo: típico 300 l

Volume: 300 l

Área externa: 3,53 m²

Material: médio condutor de calor

Posição vertical

Deflectores interiores

Coeficiente de perdas térmicas: 3,53 W/K

Um conjunto depósito/permutador

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tubagens

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Comprimento total: 70,0 m

Percurso no exterior: 17,5 m com proteção mecânica

Diâmetro interno: 37,0 mm

Espessura do tubo metálico: 3,0 mm

Espessura do isolamento: 36,0 mm

Condutividade térmica do metal: 380 W/m/K

Condutividade térmica do isolamento: 0,030 W/m/K

132

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Carga térmica: segunda a domingo

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

consumo_5hab

Temperatura nominal de consumo: 60°C (N.B. existem válvulas misturadoras)

Temperaturas de abastecimento ao depósito (°C):

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

12 13 14 16 17 18 17 16 14 14 13 12

Perfis de consumo (l)

Hora Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

01 a 06 (sem consumo)

07 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

08 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40

09 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25

10 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15

11 a 17 (sem consumo)

18 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15

19 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30

20 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30

21 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25

22 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

23 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

24 (sem consumo)

Diário 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200

II.1.2. Inclinação de 35º - Orientação Sul

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Localização, posição e envolvente do sistema

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Concelho de Lisboa

Coordenadas nominais: 38,7°N, 9,2°W

TRY para RCCTE/STE e SOLTERM (fonte: INETI - versão 2004)

Obstruções do horizonte: 3°(por defeito)

Orientação do painel: inclinação 35° - azimute 0°

133

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Balanço energético mensal e anual

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Rad.Horiz. Rad.Inclin. Desperdiçado Fornecido Carga Apoio

kWh/m² kWh/m² kWh kWh kWh kWh

Janeiro 63 102 , 149 346 197

Fevereiro 81 114 , 152 306 154

Março 118 144 , 183 332 148

Abril 156 167 , 204 307 103

Maio 197 191 , 229 310 81

Junho 207 191 , 225 293 68

Julho 228 215 , 262 310 48

Agosto 210 216 , 275 317 42

Setembro 148 174 , 239 321 82

Outubro 107 146 , 200 332 131

Novembro 73 116 , 161 328 166

Dezembro 60 101 , 148 346 198

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Anual 1648 1876 , 2427 3847 1420

Fração solar: 63,1%

Rendimento global anual do sistema: 32% Produtividade: 607 kWh/[m² coletor]

N.B. 'Fornecido' é designado 'E solar' nos Regulamentos Energéticos (DLs 78,79,80/06)


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Concelho de Lisboa




Orientação do painel: inclinação 30° - azimute 0°

134

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



Janeiro 63 98 , 142 346 204

Fevereiro 81 111 , 147 306 159

Março 118 143 , 181 332 150

Abril 156 168 , 205 307 102

Maio 197 195 , 233 310 77

Junho 207 197 , 230 293 63

Julho 228 220 , 267 310 43

Agosto 210 219 , 277 317 40

Setembro 148 173 , 238 321 82

Outubro 107 142 , 196 332 136

Novembro 73 111 , 155 328 173

Dezembro 60 97 , 141 346 206

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Anual 1648 1874 , 2413 3847 1434




II.1.4. Inclinação de 30º - Orientação Sudeste

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Concelho de Lisboa




Orientação do painel: inclinação 30° - azimute -45°

135

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



Janeiro 63 85 , 122 346 224

Fevereiro 81 101 , 131 306 175

Março 118 134 , 168 332 164

Abril 156 160 , 193 307 114

Maio 197 193 , 229 310 81

Junho 207 197 , 228 293 65

Julho 228 218 , 264 310 46

Agosto 210 214 , 271 317 46

Setembro 148 164 , 226 321 95

Outubro 107 130 , 176 332 155

Novembro 73 98 , 134 328 194

Dezembro 60 83 , 118 346 228

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Anual 1648 1775 , 2261 3847 1586




II.1.5. Inclinação de 30º - Orientação Este

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Concelho de Lisboa




Orientação do painel: inclinação 30° - azimute -90°

136

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



Janeiro 63 59 , 82 346 264

Fevereiro 81 77 , 95 306 211

Março 118 113 , 136 332 196

Abril 156 143 , 167 307 140

Maio 197 184 , 217 310 93

Junho 207 191 , 223 293 70

Julho 228 210 , 256 310 54

Agosto 210 196 , 253 317 64

Setembro 148 140 , 191 321 130

Outubro 107 102 , 135 332 197

Novembro 73 70 , 91 328 236

Dezembro 60 56 , 74 346 272

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Anual 1648 1540 , 1920 3847 1927




II.2 – Análise económica

II.2.1. Características gerais

Análise do interesse num investimento em energia solar vs. um outro investimento financeiro seguro

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Parâmetros operacionais e económicos do sistema

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Área de captação: 4,0 m²

Tempo de vida da instalação: 20 anos

Renovação de componentes: no 11° ano

Componente fixa do preço: 530 €

Componente variável do preço: 675 €/m² de coletor

Preço total do sistema: 3230 €

Valor das renovações: 5,0 % do preço do sistema

Manutenção anual: 1,0 % do preço do sistema

Valor residual em fim de vida: 5,0 % do preço do sistema

Fonte de energia convencional: Gás Natural

Poder Calorífico Inferior: 10,53 kWh/m³

137

Rendimento da transformação: 75 %

Preço da energia convencional: 0,850 €/m³ (0,108 €/kWh)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Cenário financeiro sobre 20 anos

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Taxa de inflação média: 2,5 % ao ano

Deriva média do preço da energia: 2,0 % ao ano (acima da inflação)

Rendimento seguro de aplicação alternativa: 4,5 % ao ano


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Síntese de resultados da análise

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Opção: aplicação num sistema solar

Investimento: -3230 €

Custos energéticos evitados: 8196 €

Valor residual em fim-de-vida: 265 €

Reinvestimentos: 3326 €

Manutenção: -846 €

Reparações: -212 €

Benefícios totais: 7499 €

Opção: aplicação financeira segura alternativa


Restituição do capital: 3230 €

Rendimento: 4560 €


N.B. Valores a preços correntes (i.e. incluindo inflação); quaisquer poupanças líquidas obtidas com o

sistema solar são de imediato reinvestidas com o rendimento seguro da aplicação alternativa.

Análise de rentabilidade

------------------------

Valor atualizado Rentabilidade

líquido média anual

Sistema solar: 1347 € 4,2%

Aplicação alternativa: 1524 € 4,5%

Avaliação: Investimento em energia solar compensador nestas condições

138

ANEXO: tabela de cash-flow anual a preços correntes para a operação do sistema solar

----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------

Preço do Energia Balanço Balanço acumulado

Ano sistema Manutenção Reparações evitada Salvados anual simples (**)

----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------

0 -3230 € -3230 € -3230 €

1 -33 € 261 € 228 €(*) -3002 €

2 -34 € 273 € 239 €(*) -2763 €

3 -35 € 285 € 251 €(*) -2512 €

4 -36 € 298 € 262 €(*) -2250 €

5 -37 € 312 € 275 €(*) -1975 €

6 -37 € 326 € 288 €(*) -1687 €

7 -38 € 340 € 302 €(*) -1385 €

8 -39 € 356 € 316 €(*) -1069 €

9 -40 € 372 € 331 €(*) -737 €

10 -41 € 388 € 347 €(*) -390 €

11 -42 € -212 € 406 € 151 €(*) -239 €

12 -43 € 424 € 381 €(*) 142 €

13 -45 € 443 € 399 €(*) 540 €

14 -46 € 463 € 417 €(*) 958 €

15 -47 € 484 € 437 €(*) 1395 €

16 -48 € 506 € 458 €(*) 1852 €

17 -49 € 528 € 479 €(*) 2331 €

18 -50 € 552 € 502 €(*) 2833 €

19 -52 € 577 € 525 €(*) 3359 €

20 -53 € 603 € 265 € 815 € 4173 €(***)

----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------

(*) disponível para reinvestimentos a receber no final do período em análise

(**) i.e. balanço excluindo os reinvestimentos

(***) adicionar 3326 € resultado de reinvestimentos

Valor final do investimento no sistema solar a preços correntes: 7499 €

Valor atualizado líquido (VAL): 1347 €


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------









139









------------------------







---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------

0 -3230 € -3230 € -3230 €

1 -33 € 260 € 227 €(*) -3003 €

2 -34 € 271 € 237 €(*) -2766 €

3 -35 € 284 € 249 €(*) -2517 €

4 -36 € 296 € 261 €(*) -2256 €

5 -37 € 310 € 273 €(*) -1983 €

6 -37 € 324 € 286 €(*) -1697 €

7 -38 € 338 € 300 €(*) -1397 €

8 -39 € 353 € 314 €(*) -1083 €

9 -40 € 369 € 329 €(*) -754 €

10 -41 € 386 € 345 €(*) -410 €

11 -42 € -212 € 403 € 149 €(*) -260 €

12 -43 € 421 € 378 €(*) 118 €

13 -45 € 440 € 396 €(*) 513 €

14 -46 € 460 € 415 €(*) 928 €

15 -47 € 481 € 434 €(*) 1362 €

16 -48 € 503 € 455 €(*) 1817 €

17 -49 € 525 € 476 €(*) 2293 €

18 -50 € 549 € 498 €(*) 2792 €

19 -52 € 574 € 522 €(*) 3313 €

20 -53 € 599 € 265 € 811 € 4125 €(***)

----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------






140

II.2.4. Inclinação de 30º - Orientação Sudeste

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

















------------------------






141


----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------



----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------

0 -3230 € -3230 € -3230 €

1 -33 € 243 € 210 €(*) -3020 €

2 -34 € 254 € 230 €(*) -2799 €

3 -35 € 266 € 231 €(*) -2568 €

4 -36 € 278 € 242 €(*) -2326 €

5 -37 € 290 € 254 €(*) -2073 €

6 -37 € 303 € 266 €(*) -1807 €

7 -38 € 317 € 279 €(*) -1528 €

8 -39 € 331 € 292 €(*) -1236 €

9 -40 € 346 € 306 €(*) -931 €

10 -41 € 362 € 320 €(*) -610 €

11 -42 € -212 € 378 € 124 €(*) -487 €

12 -43 € 395 € 352 €(*) -135 €

13 -45 € 413 € 368 €(*) 233 €

14 -46 € 431 € 386 €(*) 619 €

15 -47 € 451 € 404 €(*) 1023 €

16 -48 € 471 € 423 €(*) 1446 €

17 -49 € 492 € 443 €(*) 1889 €

18 -50 € 514 € 464 €(*) 2353 €

19 -52 € 537 € 486 €(*) 2839 €

20 -53 € 562 € 265 € 773 € 3612 €(***)

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------






II.2.5. Inclinação de 30º - Orientação Este

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------









142









------------------------



Sistema solar: -191 € 2,1%


Avaliação: Investimento em energia solar não compensador nas condições deste cenário, de um

ponto de vista puramente económico (vale a pena verificar bem o dimensionamento)


----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------



----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------

0 -3230 € -3230 € -3230 €

1 -33 € 207 € 174 €(*) -3056 €

2 -34 € 216 € 182 €(*) -2874 €

3 -35 € 226 € 191 €(*) -2683 €

4 -36 € 236 € 200 €(*) -2483 €

5 -37 € 246 € 210 €(*) -2273 €

6 -37 € 258 € 220 €(*) -2053 €

7 -38 € 269 € 231 €(*) -1822 €

8 -39 € 281 € 242 €(*) -1581 €

9 -40 € 294 € 254 €(*) -1327 €

10 -41 € 307 € 266 €(*) -1061 €

11 -42 € -212 € 321 € 67 €(*) -994 €

12 -43 € 335 € 292 €(*) -702 €

13 -45 € 351 € 306 €(*) -396 €

14 -46 € 366 € 321 €(*) -76 €

15 -47 € 383 € 336 €(*) 260 €

16 -48 € 400 € 352 €(*) 612 €

17 -49 € 418 € 369 €(*) 981 €

18 -50 € 437 € 386 €(*) 1367 €

19 -52 € 456 € 405 €(*) 1772 €

20 -53 € 477 € 265 € 689 € 2461 €(***)

----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------





Valor atualizado líquido (VAL): -191 €

143

II.3 – Impactes ambientais evitados

II.3.1. Orientação de 35º - Orientação Sul

Consumo de energia primária de origem fóssil: 3,24 MWh/ano (307 m³ de Gás Natural/ano)

Emissões de gases com efeito de estufa:771 kg CO2 equivalente/ano (dos quais 746 kg CO2/ano)

II.3.2. Orientação de 30º - Orientação Sul


Emissões de gases com efeito de estufa: 766 kg CO2 equivalente/ano (dos quais 741 kg CO2/ano)

II.3.3. Orientação de 30º - Orientação Sudeste



II.3.4. Orientação de 30º - Orientação Este



estudo da integração de sistemas s olares ativos na ação ... · coletores de tubos de vácuo...

Documents