instalações técnicas e equipamento de uso final em edifícios
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Instalações técnicas e equipamento de uso final em
edifícios
Serviço de Energia Eléctrica
Noção de serviço de EE(perspectiva da oferta)
• Informação– análise de consumos e aconselhamento– medição de consumos– facturação
• Serviços de uso final– aconselhamento
ou– instalação de equipamento específico
Serviços de energia em edifícios(perspectiva do utilizador final)
– climatização– aquecimento de água– iluminação– transporte– refrigeração (frio alimentar)
– lavagem– lazer– ...
Nível de serviço de energia
Nível de serviço (NS): – função do consumo (Ec) e da eficiência
energética ():
Ec = NS /
Transporte
Iluminação
Iluminação definições
- Fluxo luminoso: em lumen -lm (d/dt)
• I - Intensidade luminosa: em candela (d/dw)
• E- Iluminância ou nível de iluminação: em lux (d/dS)
- Eficiência: Lumen/Watt (/P)
Importância relativa dos consumos em iluminação
• 32.8% - Edifícios de escritórios• 34,4% - Comércio• 20,2% - Hotéis• 17,0% - Hospitais• 22,4% - Escolas
• 25% em edifícios em geral (como os edifícios representam 20% do global 5% do consumo global em energia)
Tipos de Lâmpadas - Incandescentes
Lâmpadas Incandescentes Influência da tensão
Lâmpadas de descarga
CFL - Compact Flurescent Lamp
Características das fontes luminosas
São caracterizadas por quatro factores:
• Aparência da cor
• Índice de restituição de cor
• Tempo de vida útil
• Eficiência luminosa
Características das lâmpadas
Iluminação de Interior
Parâmetros a ter em conta:• Nível de iluminação adequado• Limite de encandeamento• Conforto visual• Facilidade de manutenção e de aprovisionamento• Baixo consumo de energia eléctrica
Primeiros três aspectos psico-fisiológios; os dois últimos aspectos técnicos
Níveis de iluminação
Tipo de actividade(Alguns exemplos)
Níveis recomendados (lux)
Escritórios Entre 100 (circulações) e 750 (desenho)
Bibliotecas Entre 150 (ficheiros)e 500 (leitura)
Comércio Entre 100 (armazéns)e 1500 montras
Hospitais Entre 250 (enfermarias)e 20000 (operações)
Aparência da cor
Temperatura(ºK)
Aparência
T > 5000 Fria (Branco-azulado)
3300 T 5000 Intermédia (Branca)
T < 3300 Quente (Branco-avermelhado)
Relação entre temperatura de cor e nível de iluminação
Nível deiluminação (lux)
Quente Intermédia Fria
500 Agradável Neutra Fria
500 – 1000 Agradável Neutra Fria
1000 – 2000 Estimulante Agradável Neutra
2000 – 3000 Estimulante Agradável Neutra
3000 Artificial Estimulante Agradável
Índice de restituição de cor
Qualidade desejada Ra Aplicações Apreciação o mais exacta
possível das cores Excelente rendimento de
cor
Ra > 90
Controlo e selecção Laboratórios Sala de impressão
Rendimento de coraceitável
Ra > 70 Escritórios Escolas Lojas
Rendimento de cormedíocre
60<Ra<70 Indústrias: oficinasmecânicas
Sem qualquer exigênciade rendimento de cor
Ra <60 Indústria: armazéns,salas de fundição eprodução em geral
Lâmpadas de descarga
• Vapor de mercúrio (boa restituição de cores)• “Metal halide” (boa restituição de cores)• Vapor de sódio de alta pressão (reacendimento
rápido)• Vapor de sódio baixa pressão (a mais eficiente
mas luz monocromática amarela)• Tempos de arranque inicial e de reacendimento
Mercúrio: 5 a 7 min e 3 a 6 min
“Metal halide”: 3 a 5 min e 10 a 15 min
Sódio de AP: 3 a 4 min e 1 min
Comparação da eficiência luminosa
Tipo de Lâmpada Eficiência luminosa (lm/W)
Incandescentes: Standard Halogéneo
10 a 2021 a 25
Fluorescentes tubulares 50 a 95
Fluorescentes compactas Integrais Modulares
36 a 5060 a 80
Mercúrio de alta pressãoLâmpadas de luz mista
40 a 6011 a 25
Lâmpadas de iodetos metálicos 80 a 90
Lâmpadas de vapor de sódio: Baixa pressão – LPS Alta pressão - HPS
100 a 18070 a 125
Comparação entre tipos diferentes
Nº deLâmpadas
Pot. porLâmpada
Tipo Potênciapedida (W)
Lumens Duraçãomédia (h)
1 200 Incand. 200 4010 750
2 30 Fluor. 75 4600 1500
1 55 Fluor. 82 4500 1200
1 1500 Incand. 1500 34400 1000
2 215 Fluor. 440 29400 9000
2 150 Vap.Sódio
400 32000 12000
Influência do Envelhecimento
Armaduras
Exaustão de ar das armaduras
Recuperação de calor
Compensação do factor de potência
Balastros
Eficiência depende das perdas (elevadas nas versões mais económicas):
– no ferro – no cobre
Versões de boa eficiência:– Balastros de baixo consumo – Balastros de baixas perdas (melhorias
construtivas– Balastros electrónicos
Balastro electrónico
Frequência elevada (> 20 kHz) aumenta:• Eficiência das lâmpadas• Duração das lâmpadas
Permitem “diming” com controlo manual ou controlo automático (com informação de um foto-sensor) para aproveitamento da luz natural
Uso de balastro electrónico (2 Lâmpadas TL 26 mm)
Balastroelectrónico
Balastroconvencional
Potência nominalpor cada lâmp.
50 W 58 W
Potência doBalastro
11.5 W 28 W
Potência da rede 111.5 W 144 W
Depreciação do fluxo luminoso
Manutenção
Questões econó-
micas e funcionais.
Influência no projectoe no controlo.
Manutenção - substituições
% de vida útil
% de lâmpadassobreviventes
substituiçãovantajosa
Substituição em grupoReduz custo de manutenção e exploração:• Aumenta a eficiência e duração das armaduras • Representa uma percentagem fixa nos orçamentos
de manutenção• Reduz custos de substituição• Reduz stocks• Reduz ao mínimo as perturbações do ritmo de
trabalho
Medidas de racionalização de consumos
• Utilizar ao máximo a luz natural• Desligar quando desnecessário• Reduzir níveis excessivos em áreas não laborais e
de armazenamento• Rever os níveis actuais de iluminação / considerar
a remoção de algumas fontes• Rever iluminação exterior• Utilização de luz local• Fazer manutenção (limpeza, substituição)• Fazer limpeza periódica das lâmpadas e armaduras
Medidas de racionalização de consumos
• Planear a substituição periódica• Usar revestimentos com coeficientes de reflexão
adequados • Manter as superfícies limpas• Segregar adequadamente os circuitos• Substituição de tecnologias (lâmpadas)• Usos de balastros eficientes• Fazer recuperação de calor das armaduras
Climatização
Sistemas activos de climatização
• Proveniência de energia térmica por– queima directa de combustível fóssil– queima directa de biomassa– energia solar– utilização de electricidade
Sistemas activos de climatização
Distribuição de energia
térmica por insuflação /
extracção directas de ar
Sistemas activos de climatização
Distribuição de energia térmica
por circulação de água por
permutadores
Sistemas activos de climatização
Exº:
sistema multizona com
aquecimento e arrefecimento
Sistemas activos de climatização
• Algumas características– controlo de caudais por registos/válvulas de
estrangulamento– ventiladores / bombas de velocidade constante
• Opções– temperatura variável– volume de ar variável
Sistemas activos de climatização
Ciclo de produção de
frio por compressão de
vapor
Sistemas activos de climatização• Bomba de calor eléctrica
– meios de permuta diversos
Sistemas activos de climatização
Chiller de absorção
Sistemas activos de climatização
Coeficiente de desempenho
COP = Et / EcEt - calor transferido
Ec - energia dispendida na transferência
variável com a temperatura no permutador exterior
Oportunidades de racionalização
• Chillers• Calor de exaustão• Bombas e ventiladores• Modo de distribuição
Chillers
Chillers– cargas parciais– set point – free cooling– arranque / paragem óptimos
Recuperação de calor
Heat pipe
Recuperação de calor
• Permutador de placas
Roda de calor
Recuperação de calor
Interacção com os ganhos
internos da iluminação.
Bombas e ventiladores
• Cargas parciais (adaptação à carga térmica)– potências variadas– plena carga
• Controlo de velocidade variável
Armazenamento térmicoLimitar encargos de potência
e de energia
• Climatização de aquecimento ambiente e aquecimento de água– termodinâmico
– por efeito de Joule
• Climatização de arrefecimento– termodinâmico
fora do vaziovazio vazio
Consumoadicional paraarmazenamento
consumoevitado
diagrama semarmazenamento
diagrama comarmazenamento
kW
h
Consumoadicional paraarmazenamento
........
.
Armazenamento térmico
Exº:
Climatização de frio - opções
Comparação de Diagramas