iluminação natural

Medidas de Eficincia Energtica na Iluminao Integrando Luz NaturalRealizado por

Filipe Lopes de Pinho Latourrette Alves

MIEEC - 2008

Medidas de Eficincia Energtica na Iluminao Integrando Luz Natural

Enquadramento e Motivao A sociedade atravessa uma crise energtica queobriga uma utilizao racional de energia Relevncia da Iluminao num dos principais sectores de consumo de energia elctrica, o de serviosOutros 16%

Consumos Energticos Sector ServiosMotores 34%

Motores Iluminao

Grande parte destes 50% podem ser preenchidos com a iluminao natural

Iluminao 50%

Outros

www.adene.pt , acedido em maro de 2007

Existem vrias tecnologias para a integrao da luz natural e a sua eficcia depende de vrios aspectos necessrio desenvolver uma metodologia de anlise

MIEEC - 2008

2


Objectivos Identificao e Caracterizao das Tecnologias de Integrao da Iluminao Natural (TIIN) Desenvolvimento de uma metodologia genrica capaz de quantificar o impacto da luz natural no interior de um compartimento, para a integrao das TIIN Desenvolvimento de uma ferramenta de clculo matemtico para a simulao e estimativa dos benefcios energticos e econmicos da utilizao das TIIN Aplicao da ferramenta a casos de estudo

MIEEC - 2008

3


TIIN

Sistemas Automticos

de Controlo

Conduo de Luz

Regulao Automtica do Fluxo Luminoso com Sensor Fotoelctrico As condies exteriores de iluminao natural podem variar, mas o nvel de iluminncia pretendido no interior permanece constante, visto que a iluminao artificial se modifica simultaneamente em funo das alteraes exteriores

Redues at 75% no consumo de energia

Sistema Automtico ON/OFF com Sensor de Presena Sensor avalia a disponibilidade da iluminao natural e procede activao e desactivaoautomtica do sistema de iluminao Redues at 50% no consumo de energia

MIEEC - 2008

4


TIIN

Sistemas

Automticos de Controlo

Conduo de Luz

Poo ou Prisma de Iluminao Medida do encargo arquitectnico Pequenos prismas de luz e ventilao

trio Tipo de envidraado utilizado influencia a transmisso da luz natural Manuteno regular

MIEEC - 2008

5


TIIN

Sistemas


Conduo de Luz

Tubo Reflector Permite transportar a iluminao natural para o interior de umainstalao atravs de um tubo reflector Constitudo na parte superior por um espelho parablico que concentra e redirecciona a luz do sol Fcil de instalar e no necessita de manuteno Aplicvel a pequenos e grandes espaos

www.solatube.com, acedido em dezembro de 2007

MIEEC - 2008

6


TIINFibras pticas

Sistemas


Conduo de Luz

Constitudo por um colector de iluminao natural colocado estrategicamente no topo de um edifcio que ir armazenar e conduzir atravs de fibras pticas a luz solar para o interior Interaco com a iluminao artificial, actuando em simultneo com as lmpadas fluorescentes

Prateleiras de Luz Protege os ocupantes contra o acesso da luz solar directa, redireccionando os raios solares para o tecto Permite obter no interior uma maior uniformidade luminosa e pode ser utilizada para ventilao

MIEEC - 2008

7


Quantificao da Iluminao NaturalFactor de Luz do Dia (FLD)

FLD (%)

Eint . 100 Eext.www.fe.up.pt/~armino, acedido em Novembro de 2007

Eint a iluminncia interior num ponto de um plano (lux)

Eext a iluminncia exterior simultnea num plano horizontal (lux)100 90

Poupana Poupana energtica (%)

80 70 6050 40

As TIIN permitem uma melhor utilizao do FLD Quanto mais elevado for o FLD maior ser a poupana

30 20 10 01 2 3 4 5

FLD (%)

MIEEC - 2008

FLD

8


Quantificao da Iluminao NaturalFactor de Luz do Dia Mdio (FLDM)rea da superfcie envidraadafactor de transmisso luminosa do envidraado

ngulo de cu visvel

FLDM

S j j cu St (1 2 )factor de reflexo mdio de todas as superfcies

rea total de todas as superfcies no local

MIEEC - 2008

9


Abordagem Metodolgica

MIEEC - 2008

10


Abordagem MetodolgicaClculo Luminotcnico (exemplo)

Energia Consumida SEM o Sistema

Poupana Energtica

Energia Consumida COM o Sistema

Nmero de horas anual

Potncia total

% Fluxo Iluminao Interior 0 10 90 100

Nmero de horas 1843 46 69 0

Potncia (w) 0 55 202 220

Regulao automtica do fluxo

MIEEC - 2008

11


Abordagem MetodolgicaRegulao Automtica do Fluxo Clculo Luminotcnico (exemplo)horrio de funcionamento das 9h s 17h

Relao entre a latitude e iluminncia exterior Curvas de probabilidade

Valor mdio anual do nmero de horas das quais a iluminncia exterior suficiente para garantir um valor desejado de iluminao interior

Iluminao devida luz natural (lux) 500 450 50 0

% Fluxo Iluminao Interior 0 10 90 100

Nmero de horas 1843 46 69 0

Potncia (w) 0 55 202 220

[2] Comit Espaol de Iluminacin

MIEEC - 2008

12


Abordagem MetodolgicaRegulao Automtica do Fluxo Clculo Luminotcnico (exemplo)horrio de funcionamento das 9h s 17h

Considerando Latitude de 40 e FLD = 4% Nvel de iluminao interna de 500 lux

Eext.

Eint . 500 12500 lux FLD 0,04

Para garantir um nvel de 500 lux no interior, necessitamos pelo menos de uma iluminncia externa aproximadamente de 12500 lux

Para uma latitude de 40 a percentagem associada de aproximadamente 80%[2] Comit Espaol de Iluminacin

MIEEC - 2008

13


Abordagem MetodolgicaRegulao Automtica do Fluxo Clculo Luminotcnico (exemplo)

Nmero total de horas 2304h/ano Repetido para os diferentes patamares de fluxo

horas de funcioname 2304 0,80 1843 ntoIluminao devida luz natural (lux) 500 450 50 0 % Fluxo Iluminao Interior 0 10 90 100 Nmero de horas 1843 46 69 0 Potncia (w) 0 55 202 220

MIEEC - 2008

14


Casos de EstudoLocal de estudoSala de laboratrio do edifcio J da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Latitude 41 Iluminncia mdia recomendada 500 lux Horrio de trabalho das 9h s 17h 6 dias/semana 2304 horas/ano 16 Armaduras Lmpadas de T8 /58W Potncia lmpada + balastro 72W Energia consumida num ano 2654 kW/h

MIEEC - 2008

15


Casos de EstudoEstimativa do FLDM

FLDM

S j j cu St (1 )2

3(%)

Caractersticas da sala

MIEEC - 2008

16


Casos de EstudoSensor Fotoelctrico com Regulao Clculo LuminotcnicoHoras de funcionamento a essa potncia (h) 1359,36 184,32 161,28 138,24 46,08 69,12 46,08 92,16 69,12 92,16 46,08

Iluminao devida Iluminao exterior Horas em que a luz Fluxo % da lmpada luz natural (lux) necessria (lux) diurna insuficiente >=500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 16667 15000 13333 11667 10000 8333 6667 5000 3333 1667 0 945 760 599 461 415 346 300 207 138 46 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Potncia % da lmpada 0 25 33 42 50 60 68 75 83 92 100

Potncia total das lmpadas (W) 0 288 380,16 483,84 576 691,2 783,36 864 956,16 1059,84 1152

Energia consumida (kWh) 0 53,08 61,31 66,89 26,54 47,78 36,10 79,63 66,09 97,67 53,08

Total :horrio de funcionamento das 9h s 17h

588,17

Poupana Energtica anual 78% = (1-588/2654)MIEEC - 2008 17


Casos de EstudoSensor Fotoelctrico com Regulao Estudo EconmicoInvestimentoDescrio material Balastro dimerizvel T8 (58W) ModularDIM BASIC ModularDIM DM Daylight SENSOR Quantidade 16 1 1 1 Custo unitrio () 51,6 19,6 19,6 129 Custo total () 825,6 19,6 19,6 129

Investimento Total: 795

Preo (/kWh) : Potncia consumida num ano (kWh): Custo () :

0,1216

2654,2 323

Poupana Anual 251 Retorno Econmico 3 anos

Nova Potncia consumida num ano (kWh): 588,17 Custo () :

72

MIEEC - 2008

18


Casos de EstudoControlo Automtico ON/OFF Sensor de PresenaIluminao devida Iluminao exterior Horas em que a luz Fluxo % da lmpada luz natural (lux) necessria (lux) diurna insuficiente >=500 16666,7 944,64 0 0 0 0 100 Potncia % da lmpada 0 100 Potncia total das lmpadas (W) 0 1152 Horas de funcionamento a essa 1359,36 (h) potncia 944,64 Total : Energia consumida (kWh) 0 1088,2 1088

Poupana Energtica anual 59% = (1-1088/2654)

Preo (/kWh) : Potncia consumida num ano (kWh): Custo () : Nova Potncia consumida num ano (kWh): Custo () :

0,1216

2654 323 1088 132

Poupana Econmica Anual de = 323-132 = 191

MIEEC - 2008

19


Casos de EstudoCondutores de Luz e Regulao AutomticaCaracteristicas Largura Sala (m) : Comprimento Sala (m) : Altura Sala (m) : Nmero Raio (m) :

6,6 12 3 4 0,3 0,9 180 0,5

FLDM

S j j cu St (1 )2

0,9(%)

j : cu : :

FLDMtotal 0,9 3 4(%)Energia consumida (kWh) Poupana Energtica anual (%) 61,64 88

MIEEC - 2008

20


Concluses Foi desenvolvida uma metodologia de anlise genrica para a integrao das TIIN

Foi desenvolvida uma ferramenta capaz de estimar e quantificar o impacto do aproveitamento da luz natural assim como a poupana energtica e econmica proveniente A ferramenta permite isolar o efeito daylighting revelando-se simples e eficaz nos consumos de energia elctrica

Os sistemas automticos de controlo apresentados e os condutores de luz natural apresentam-se como opes com enorme potencial de poupana energticaOn-Off At -50% Regulao At -75% Regulao e Conduo de Luz At -90%

Poupana energtica

MIEEC - 2008

21

Questes/Informaes

Pgina Web www.fe.up.pt/~ee02094 Email: [email protected]

Medidas de Eficincia Energtica na Iluminao Integrando Luz NaturalRealizado por

Filipe Lopes de Pinho Latourrette Alves

MIEEC - 2008

iluminação natural

Documents