metodologia para análise energética em edifícios de...
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Instituto Politécnico de Coimbra
Instituto Superior de Engenharia de Coimbra
Metodologia para Análise Energética
em Edifícios de Serviços
António Alberto Pires Fial
Trabalho de Projeto para obtenção do Grau de Mestre em
Automação e Comunicações em Sistemas de Energia
COIMBRA
Dezembro 2011
Instituto Politécnico de Coimbra
Instituto Superior de Engenharia
Metodologia para Análise Energética
em Edifícios de Serviços
Orientador(es):
Dulce Coelho
Prof. Adjunta, ISEC
Manuel Valdez
Prof. Adjunto, ISEC
António Alberto Pires Fial
Trabalho de Projeto para obtenção do Grau de Mestre em
Automação e Comunicações em Sistemas de Energia
COIMBRA
Dezembro 2011
i
Dedico este trabalho a todos que me apoiaram.
iii
Agradecimentos
Este trabalho não poderia ser desenvolvido sem o apoio de algumas pessoas, às quais
deixo aqui os meus sinceros agradecimentos:
Aos meus orientadores Eng.ª Dulce Coelho e Eng.º Manuel Valdez, pela disponibilidade,
orientação e aconselhamento que proporcionaram ao longo de todo o projeto.
Aos membros da empresa Wattmondego por disponibilizarem toda a informação
necessária para o desenvolvimento deste projeto.
A todos os amigos que, direta ou indiretamente, me apoiaram ao longo deste percurso.
Um agradecimento especial aos meus pais e à minha irmã, pelo apoio dado, sem o qual
não seria possível embarcar neste projeto.
v
Resumo
A política integrada em matéria de energia e alterações climáticas da União Europeia
Energia/Clima impõe metas, tanto para as emissões de gases de efeito de estufa, como para a
participação de energia de origem renovável no consumo final de energia, como ainda para o
aumento da eficiência energética. Neste contexto, Portugal tem de cumprir a meta de 31% de
participação de fontes renováveis no consumo final de energia, incluindo 10% do consumo de
energia no sector dos transportes.
O Governo definiu as grandes linhas estratégicas para o sector da energia, estabelecendo
a Estratégia Nacional para a Energia (ENE 2020), (aprovada pela Resolução do Conselho de
Ministros n.º 29/2010, que substitui a anterior Resolução do Conselho de Ministros n.º
169/2005) assente em cinco eixos de atuação: Agenda para a competitividade, Crescimento e
independência energética e financeira; Aposta nas energias renováveis; Promoção da
eficiência energética; Garantia da segurança de abastecimento e Sustentabilidade económica e
ambiental).
No sector industrial, a legislação nacional (SGCIE) impõe a realização periódica de
auditorias energéticas a instalações com consumos superiores a 500 tep/ano, para a elaboração
de Planos de Racionalização dos Consumos de Energia.
A legislação em vigor para o sector dos edifícios (SCE; RSECE e RCCTE) tem por
objetivos: determinar uma metodologia de cálculo do desempenho energético integrado dos
edifícios; aplicar os requisitos mínimos para o desempenho energético dos novos edifícios;
aplicar os requisitos mínimos para o desempenho energético dos grandes edifícios existentes;
aplicar uma metodologia para a certificação energética dos edifícios e determinar um
procedimento da inspeção regular de caldeiras e instalações de ar condicionado nos edifícios.
Neste contexto é apresentada uma metodologia de apoio à realização de auditorias
energéticas a edifícios de serviços, indo ao encontro de uma solicitação da empresa
Wattmondego. Os principais resultados da aplicação da metodologia a um edifício de serviços
são também apresentados.
Palavras chave: Auditoria Energética; Eficiência Energética em Edifícios; Energia solar
térmica; Energia solar fotovoltaica; Energias renováveis; Iluminação eficiente.
vi
vii
Abstract
The European Commission proposal for the energy-climate package imposes targets for
Green House Gases, for the renewable origin of final energy consumption and also for the
increase of energy efficiency. In this context, Portugal has to meet a target of 31% regarding
the share of renewable sources on final energy consumption, including 10% in transportation.
The Government has launched the new National Strategy for Energy – ENE 2020
(Cabinet Resolution nº 29/2010), adapting and updating the previous strategy, approved by
Cabinet Resolution nº 169/2005, by defining an agenda for competitiveness, growth and
energy and financial independence, by investing on renewable energies and promoting the
energy efficiency, by assuring the security of supply and the economic and environmental
sustainability of the national energy model; contributing to the reduction of CO2 emissions.
National legislation related to industry sector (Management System of Intensive Energy
Consumption) imposes the conduction of an energy audit in intensive energy facilities (energy
consumption >= 500 toe/year) to elaborate an Energy Consumption Rationalization Plan.
In the building sector, national legislation (National Energy Performance Certification
System and Indoor Air Quality in Buildings; Energy Systems and Air Conditioning
Regulation and Regulation of the Characteristics of Thermal Behaviour of Buildings).aims at:
to determine a calculation methodology of the integrated energy performance of buildings; to
apply minimum requirements for the energy performance of new buildings and of the large
existing buildings; to apply a methodology for the energy certification of buildings and to
determine a procedure of the regular inspection of boilers and air-conditioning installations in
buildings.
In this context, it is presented a methodology developed to facilitate the conduction of an
energy audit in service buildings at the request of the Wattmondego Company. The main
results obtained with the application of the methodology to a service building are also
presented.
Keywords: Efficient lighting; Energy audit; Energy efficiency in buildings; Solar
Thermal; Solar Photovoltaic; Renewable energy.
ix
Índice
Agradecimentos iii
Resumo v
Abstract vii
Índice ix
Lista de Figuras xii
Lista de Tabelas xiii
Nomenclatura xv
1 Introdução 1
1.1 Enquadramento 1
1.2 Objetivos 3
1.3 Organização do Relatório 4
2 Auditorias Energéticas 5
2.1 Objetivos e Tipos de Auditorias 6
2.2 Metodologia 7
2.2.1 Preparação da intervenção 7
2.2.2 Intervenção em campo 8
2.2.3 Análise e tratamento da informação 9
2.2.4 Elaboração do relatório da auditoria 10
3 Metodologia para Análise Energética 11
3.1 Diagrama Global e Menu Índice 11
3.2 Comportamento Térmico do Edifício 13
3.3 Consumos 19
3.4 Iluminação 21
3.5 Energias Renováveis 25
4 Aplicação da Metodologia a um Edifício de Serviços 29
4.1 Caracterização do comportamento térmico do edifício 29
x
4.1.1 Caracterização da Envolvente Externa 30
4.1.1.1 Envolvente Opaca 30
4.1.1.2 Envolvente não Opaca 31 4.1.1.3 Perdas de energia na estação de aquecimento (Inverno) 32
4.1.1.4 Ganhos de energia na estação de arrefecimento (Verão) 34 4.2 Consumos de Energia 36
4.2.1 Eletricidade 36
4.2.2 Gás Propano (GPL) 38
4.2.3 Consumos globais de energia e emissões de CO2 40
4.2.4 Climatização 40
4.2.4.1 Sistema de Arrefecimento 40
4.2.4.2 Sistema de Aquecimento 41 4.2.4.3 Sistema de AQS 41
4.2.4.4 Sistema de iluminação 41
5 Oportunidades de Racionalização de Consumos 43
5.1 Integração de Energias Renováveis 43
5.1.1 Sistema Solar Térmico 44
5.1.1.1 Localização e orientação dos coletores 46 5.1.1.2 Análise Energética 47
5.1.1.3 Análise económica e ambiente 49 5.1.2 Sistema Solar Fotovoltaico 51
5.1.2.1 Simulação miniprodução para o edifício 52 5.1.2.2 Análise de produção e financeira do sistema 53
5.1.2.3 Solução de ligação à rede da miniprodução 55 5.2 Racionalização e Eficiência Energética 55
Análise técnica/financeira da solução LED 57
6 Conclusões 59
Referências 61
xi
xii
Lista de Figuras
Fig. 1. 1 Consumo de energia final por sector [DGEG, 2011] ................................................. 2
Fig. 3. 1 Diagrama de representação da metodologia exposta. ........................................................... 12 Fig. 3. 2 Apresentação Menu Índice .................................................................................................. 12 Fig. 3. 3 Forma do edifício/exposição ao vento [Correia Guedes, 2003]............................................. 13 Fig. 3. 4 Distribuição Continental por zonas climáticas Inverno/Verão [INETI, 2006] ....................... 14 Fig. 3. 5 Submenu Comportamento Térmico do edifício (Envolvente) ............................................... 16 Fig. 3. 6 Submenu Comportamento Térmico do edifício (Proteção Solar) .......................................... 17 Fig. 3. 7 Submenu Comportamento Térmico do edifício (Perdas / Ganhos de Energia) ...................... 19 Fig. 3. 8 Submenu Consumos (Eletricidade) ...................................................................................... 20 Fig. 3. 9 Submenu Consumos (Gás e Outros) .................................................................................... 20 Fig. 3. 10 Submenu Consumos (Resultados)...................................................................................... 21 Fig. 3. 11 Submenu Iluminação (Existente) ....................................................................................... 22 Fig. 3. 12 Submenu Iluminação (LED) .............................................................................................. 24 Fig. 3. 13 Submenu Iluminação (Iluminação Existente Vs. LED). ..................................................... 24 Fig. 3. 14 Submenu Energias Renováveis (águas quentes sanitárias).................................................. 26 Fig. 3. 15 Submenu Energias Renováveis (MiniProdução) ................................................................ 27
Fig. 4. 1. Conceito de ganhos térmicos úteis na estação de aquecimento [LNEC, ITE50] [Caixiave] .. 33 Fig. 4. 2. Perdas de energia no edificio .............................................................................................. 33 Fig. 4. 3. Perdas da envolvente do edifício ........................................................................................ 34 Fig. 4. 4. Conceito de ganhos térmicos úteis na estação de arrefecimento [LNEC, ITE50][Caixiave] . 35 Fig. 4. 5. Ganhos de Energia (Verão) ................................................................................................ 35 Fig. 4. 6 Esquema de ligação à rede elétrica [EDP Distribuição,2011] ............................................... 36 Fig. 4. 7 Consumos de electricidade (kWh) do ano (2008), por periodo de tarifario ........................... 37 Fig. 4. 8 Consumos de electricidade (kWh) do ano (2009), por periodo de tarifario ........................... 37 Fig. 4. 9 Consumos de electricidade (kWh) do ano (2010), por periodo de tarifario. .......................... 38 Fig. 4. 10 Consumo mensal de gás propano (Kg) para os anos de 2008 a 2010 .................................. 39 Fig. 4. 11 Consumos de electricidade e gás propano para os anos de 2008 a 2010 .............................. 40 Fig. 4. 12 Emissões de CO2 para os anos de 2008 a 2010 .................................................................. 40 Fig. 4. 13 Distribuição anual dos consumos de iluminação existente no edifício ................................ 42
Fig. 5. 1 Distribuição dos coletores solares ........................................................................................ 46 Fig. 5. 2 Distância mínima entre painéis [cleanergysolar] .................................................................. 46 Fig. 5. 3 Exemplo de um mapa de ganhos anuais para uma instalação solar térmica [Solarpraxis] ...... 47 Fig. 5. 4 Representação anual da produtividade do sistema solar térmico ........................................... 48 Fig. 5. 5 Esquema de ligação do sistema solar térmico com apoio [SolTerm, 2007] ........................... 49 Fig. 5. 6 Análise de pay-back da miniprodução ao longo do contrato de 15 anos................................ 54 Fig. 5. 7 Solução de ligação à rede em BT [Renováveis na hora] ....................................................... 55 Fig. 5. 8 Diferenças de encargos entre as diversas tecnologias e a equivalente a LED ........................ 56 Fig. 5. 9 Tempo de retorno do investimento ...................................................................................... 57
xiii
Lista de Tabelas
Tabela 3. 1. Relação Energética superfície/volume [Enerbuilding, 2008] ...........................................14 Tabela 3. 2 Coeficientes de transmissão térmica máximos [Hélder Goncalves et al,2004] ..................16 Tabela 4.1. Caracterização da envolvente exterior do edifício ............................................................30 Tabela 4.2. Constituição da envolvente do edifício ............................................................................31 Tabela 4. 3. Caracterização da envolvente não opaca do edifício .......................................................31 Tabela 4. 4. Caracterização dos vãos envidraçados do edifício ...........................................................32 Tabela 4. 5 Consumo de eletricidade e respetivos custos para os anos de 2008 a 2010 .......................36 Tabela 4. 6 Consumo de gás propano e respetivos custos para os anos de 2008 a 2010 ......................39 Tabela 4. 7 Descrição do sistema de iluminação existente no edifício ................................................41 Tabela 4. 8 Distribuição diária e mensal dos consumes de água quente ..............................................44
Tabela 5. 1 Produtividade anual do sistema solar térmico ..................................................................48 Tabela 5. 2 Resultados da análise económica do sistema solar térmico sem inflação anual .................50 Tabela 5. 3 Descrição do Sistema Fotovoltaico ..................................................................................53 Tabela 5. 4 Análise de produção e financeira do sistema de miniprodução .........................................54 Tabela 5. 5 Análise técnica da tecnologia LED ..................................................................................56 Tabela 5. 6 Análise técnica/financeira da tecnologia LED .................................................................57
xv
Nomenclatura
Abreviaturas
SGCIE Sistema de Gestão dos Consumos Intensivos de Energia
CIE Consumidoras Intensivas de Energia
SCE Sistemas de Certificação de Edifícios
RSECE Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios
AVAC aquecimento, ventilação e ar condicionado
LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil
ITE50 “coeficientes de transmissão térmica de elementos da envolvente dos edifícios”
THD distorção harmónica Total
GPL gás de petróleo liquefeito
IRC índice de restituição de Cor
LED díodo Emissor de Luz
AQS águas quentes Sanitárias
BTN baixa Tensão Normal
CPC Concentradores parabólicos compostos
QE quadro de Entrada
ACE aparelho de corte de Entrada
CC contador de consumo
CP contador de produção
SF seccionador porta fusíveis tripolar + neutro
PC portinhola de consumo
CFL lâmpada fluorescente compacta
HP horas de ponta
HC horas de cheias
HV horas de vazio
HSV horas de super vazio
Tep tonelada equivalente de petróleo
Nic energia útil de aquecimento
Nvc energia útil de arrefecimento
TIR taxa interna de rentabilidade
xvi
VAL valor atual líquido
Letras e símbolos
S superfície (m2)
V volume Aquecido (m3)
I1 - I3 índices de necessidades de aquecimento no Inverno
V1 - V3 índices de necessidades de arrefecimento no Verão
U coeficiente de transmissão térmico (W/(m2.°C))
Umáx coeficiente de transmissão térmico máximo admissível (W/(m2.°C))
°C graus Celcius
g100% fator solar do envidraçado
(w/°C) perdas de energia
Lm lúmen
lm/W lúmen por watt
kVA quilovoltampére
kWh quilowatt-hora
Kg quilogramas
h altura
d distancia
L Luminância (cd/m2)
I intensidade luminosa (cd)
E Iluminação ou luminância (lx)
Caracteres gregos
ϕ fluxo luminoso (lm)
1
1 Introdução
1.1 Enquadramento
A política integrada em matéria de energia e alterações climáticas da União Europeia
inclui objetivos ambiciosos a realizar até 2020. Este pacote Energia/Clima impõe metas,
tanto para as emissões de gases de efeito de estufa (redução de 20% os gases com efeito de
estufa), como para a participação de energia de origem renovável no consumo final de
energia (obtenção de 20% das necessidades energéticas a partir de fontes renováveis),
como ainda para o aumento da eficiência energética (redução em 20% o consumo de
energia através de um aumento da eficiência energética). Neste contexto, Portugal tem de
cumprir a meta de 31% de participação de fontes renováveis no consumo final de energia,
incluindo 10% do consumo de energia no sector dos transportes.
A promoção das várias fontes renováveis tem sido o centro das atenções do Governo
Português com o objetivo de atingir essas metas e como contribuição para a redução da
dependência energética. A promoção da eficiência energética é também uma importante
medida política, não só do ponto de vista do utilizador final, mas também na perspetiva do
abastecimento.
Empenhado na redução da dependência energética externa, no aumento da eficiência
energética e na redução das emissões de CO2, o Governo Português definiu as grandes
linhas estratégicas para o sector da energia, estabelecendo a Estratégia Nacional para a
Energia (ENE 2020), (aprovada pela Resolução do Conselho de Ministros n.º 29/2010, de
15 de Abril de 2010, que substitui a anterior Resolução do Conselho de Ministros n.º
169/2005, de 24 de Outubro.).
Assente em cinco eixos de atuação (Agenda para a competitividade, Crescimento e a
independência energética e financeira; Aposta nas energias renováveis; Promoção da
eficiência energética; Garantia da segurança de abastecimento e Sustentabilidade
económica e ambiental), a ENE 2020 tem por objetivos: reduzir a dependência energética
do País face ao exterior; garantir o cumprimento dos compromissos assumidos por
Portugal no contexto das políticas europeias de combate às alterações climáticas,
permitindo que em 2020, 60% da eletricidade produzida tenha origem em fontes
renováveis; criar riqueza e consolidar um cluster energético no sector das energias
2
renováveis e da eficiência energética; promover o desenvolvimento sustentável e criar, até
2012, um fundo de equilíbrio tarifário.
Em 2009, o consumo de energia final em Portugal, atingiu o valor de 17499 ktep,
verificando-se uma redução de 3% face a 2008. Registou-se uma diminuição do consumo
de 2,8% de petróleo, de 0,9% em eletricidade e de 8,4% de gás natural [DGEG, 2011].
Em 2009, o peso do consumo dos principais sectores de atividade económica
relativamente ao consumo final de energia, foi de 27,5% na Indústria, 38,4% nos
Transportes, 18,3% no Doméstico, 12,2% nos Serviços e 3,6% nos outros sectores (onde se
inclui a Agricultura, Pescas, Construção e Obras Públicas) – ver Fig. 1.1. Constata-se que,
quer o sector industrial quer o sector dos edifícios continuam a representar uma
percentagem elevada no consumo de energia final.
Fig. 1. 1 Consumo de energia final por sector [DGEG, 2011]
No sector industrial, no âmbito da Estratégia Nacional para a Energia, foi publicado o
Decreto-Lei n.º 71/2008, de 15 de Abril, que regulamenta o SGCIE – Sistema de Gestão
dos Consumos Intensivos de Energia. Este Sistema aplica-se às instalações consumidoras
intensivas de energia (CIE) com consumos superiores a 500 tep/ano, resultando da revisão
do RGCE- Regulamento de Gestão dos Consumos de Energia, uma das medidas constantes
do PNAEE – Plano Nacional de Ação em Eficiência Energética. O SGCIE prevê que as
instalações CIE realizem, periodicamente, auditorias energéticas que incidam sobre as
condições de utilização de energia e promovam o aumento da eficiência energética,
incluindo a utilização de fontes de energia renováveis. Prevê, ainda, que se elaborem e
executem Planos de Racionalização dos Consumos de Energia, estabelecendo acordos de
3
racionalização desses consumos com a DGEG que, contemplem objetivos mínimos de
eficiência energética, associando ao seu cumprimento a obtenção de incentivos pelos
operadores (entidades que exploram instalações CIE).
No sector dos edifícios, os Estados-Membros têm vindo a promover um conjunto de
medidas com vista a promover a melhoria do desempenho energético e das condições de
conforto dos edifícios. É neste contexto que surge a Diretiva nº 2002/91/CE, do Parlamento
Europeu e do Conselho, de 16 de Dezembro, relativa ao desempenho energético dos
edifícios (reformulada pela Diretiva nº 2010/31/EU). Esta Diretiva foi transposta em 2006
para a ordem jurídica nacional através de um pacote legislativo composto por três
Decretos-Lei: O Decreto-Lei n.º 78/2006 de 4 de Abril, Sistema Nacional de Certificação
Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios (SCE); O Decreto-Lei n.º 79/2006
de 4 Abril, Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização dos Edifícios
(RSECE) e o Decreto-Lei n.º 80/2006 de 4 Abril, Regulamento das Características de
Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE).
A legislação em vigor para o sector dos edifícios tem como objetivos: determinar uma
metodologia de cálculo do desempenho energético integrado dos edifícios; aplicar os
requisitos mínimos para o desempenho energético dos novos edifícios; aplicar os requisitos
mínimos para o desempenho energético dos grandes edifícios existentes; aplicar uma
metodologia para a certificação energética dos edifícios e determinar um procedimento da
inspeção regular de caldeiras e instalações de ar condicionado nos edifícios.
O cumprimento da legislação em vigor, tanto no sector industrial como no sector dos
edifícios (com especial incidência nos edifícios de serviços), exigirá a realização de
auditorias energéticas para o estudo das condições de utilização de energia na
instalação/edifício e para a identificação de oportunidades de melhoria do seu desempenho
energético.
1.2 Objetivos
O objetivo principal do projeto é o desenvolvimento de uma metodologia que, de
forma eficaz, permita um rápido e correto diagnóstico energético de uma instalação
consumidora indo de encontro à solicitação da empresa Wattmondego.
Esta metodologia deve ser aplicável quer a edifícios de serviços, abrangidos pelo SCE
e onde se pretenda a instalação de energias renováveis coletores solares térmicos para
aquecimento de águas e painéis fotovoltaicos para microprodução / miniprodução de
4
eletricidade, quer a instalações industriais, abrangidas pelo SGCIE, obrigadas à realização
de auditorias energéticas periódicas.
Ao longo do Projeto, a metodologia será usada na realização de uma Auditoria
Energética a um edifício de serviços.
1.3 Organização do Relatório
O Relatório encontra-se dividido em seis capítulos.
No presente capítulo, “Introdução”, são expostas as motivações que conduziram ao
trabalho realizado, os objetivos do projeto e a apresentação de uma breve descrição do
trabalho desenvolvido em cada capítulo.
No capítulo dois, “Auditorias Energéticas”, é apresentada uma descrição sucinta dos
objetivos, dos tipos e da metodologia a seguir na realização de uma Auditoria Energética
(preparação da intervenção; intervenção em campo ; análise e tratamento da informação
e elaboração do relatório da auditoria).
O capítulo três, “Metodologia para a caracterização energética”, apresenta o
desenvolvimento da metodologia de suporte a uma caracterização energética de uma
instalação consumidora: edifício de serviços.
No capítulo quatro “Aplicação da Metodologia a um Edifício de Serviços”, são
apresentados os principais resultados obtidos com a aplicação da metodologia (apresentada
no capítulo três) a um edifício de serviços, durante a realização de uma Auditoria
Energética levada a efeito pela empresa Wattmondego.
No capítulo quinto “Oportunidades de Racionalização dos Consumos de Energia”, são
referidas e avaliadas algumas das soluções propostas para racionalização dos consumos de
energia do edifício analisado, nomeadamente a integração de energias renováveis e
medidas de eficiência energética no sistema de iluminação.
O sexto e último capítulo “Conclusões”, apresenta as principais conclusões deste
trabalho, relativamente à metodologia desenvolvida e às medidas de racionalização de
consumos de energia propostas para o edifício.
5
2 Auditorias Energéticas
No sector industrial, a gestão de energia é um meio para atingir objetivos de
produtividade e competitividade nas empresas de todos os ramos da atividade económica.
A necessidade de uma rigorosa gestão de energia numa empresa justifica-se com a
diversidade de formas de energia utilizadas nessa instalação consumidora e a
complexidade das diferentes transformações que podem intervir na utilização da energia
[Dulce Coelho, 2000].
No setor dos edifícios, com maior relevância nos edifícios de serviços, a gestão de
energia tem um papel preponderante, quer devido aos custos associados aos consumos
existentes, quer devido aos impactos ambientais desses consumos.
Uma eficaz gestão de energia, tanto no sector industrial como no sector dos edifícios,
requer o conhecimento de onde, quando e como se consome energia. Para responder a estas
três questões fundamentais é indispensável a realização de auditorias energéticas.
A auditoria energética surge assim como um instrumento fundamental que o Gestor de
Energia possui para contabilizar os consumos de energia, a eficiência energética dos seus
equipamentos e as perdas que se verificam, tendo como finalidade última reduzir essas
perdas sem afetar a produção/níveis de conforto. A auditoria energética surge também
como uma obrigação legal para todas as instalações consumidoras intensivas de energia,
abrangidas pelo Sistema de Gestão de Consumos Intensivos de Energia (SGCIE).
[Decreto-Lei n.º 71/2008]
A condução eficaz de uma auditoria energética é um processo que envolve algumas
tarefas a desenvolver segundo uma ordem e sequência corretas e que vão desde a análise
detalhada das faturas energéticas dos anos que antecedem a realização da auditoria,
passando pela análise física detalhada aos equipamentos e sistemas geradores de energia
térmica e elétrica existentes, das suas condições de operação e controlo, assim como dos
cuidados de manutenção e o seu tempo de operação, até à fase final de estudo, no qual são
indicadas as medidas a tomar para a redução dos consumos em áreas específicas [Dulce
Coelho, 2000].
6
2.1 Objetivos e Tipos de Auditorias
Uma auditoria energética pode ser definida como um processo para avaliar onde uma
instalação consumidora (indústria ou edifício) utiliza a energia e para identificar
oportunidades de redução dos consumos [Thumann W. J. Younger, 2008].
Permitindo efetuar o estudo ou análise das condições de utilização da energia nos
instalações industriais e edifícios, a auditoria energética procura identificar oportunidades
de racionalização de consumos (ORC’s) que conduzam a uma redução dos encargos com a
fatura energética, mantendo o mesmo nível de produção e/ou conforto. Para além disso,
permite que se utilize a informação disponibilizada para guiar a formulação de eventuais
planos de racionalização (ou planos de gestão de energia) e para o estabelecimento de
prioridades na sua execução, através da avaliação técnico-económica de cada uma das
oportunidades de racionalização de consumos, entretanto identificadas. [John Randolph
and Gilbert M. Masters, 2008].
As auditorias energéticas podem ser simples ou altamente sofisticados, dependendo da
instalação a auditar, do orçamento disponível e das técnicas usadas no processo de
avaliação. Podem distinguir-se quatro tipos de auditorias [Moncef Krarti, 2007 ; J. Gomes,
2011]:
A auditoria simples que consiste tipicamente numa pequena visita à instalação para
inspeção visual de cada um dos sistemas de energia usados. É a auditoria menos
dispendiosa, mas pode permitir obter uma estimativa preliminar do potencial de
poupança e fornecer uma lista de ações simples e de baixo custo (tipicamente medidas
operacionais e de manutenção), que podem conduzir uma redução da energia usada
e/ou custos operacionais. É também uma oportunidade para recolher informações para
uma auditoria mais detalhada, se o potencial preliminar de poupança assim o justificar;
Uma análise de custo-utilidade que inclui uma avaliação cuidadosa dos indicadores
de consumo de energia e dos custos operacionais da instalação. Tipicamente, os dados
recolhidos, referentes a alguns anos anteriores à realização da auditoria, são avaliados
para identificar os padrões de consumo de energia, os picos de consumo, os efeitos
climáticos, e os potenciais de poupança de energia.
A auditoria energética padrão que consiste numa análise energética abrangente aos
sistemas de energia da instalação. A auditoria padrão inclui a quantificação detalhada
do uso da energia e das perdas e a análise dos equipamentos, dos sistemas e das
características operacionais. Esta análise pode envolver algumas monitorizações para
obter os consumos e a eficiência dos vários sistemas. A auditoria padrão deve também
7
incluir a avaliação das poupanças de energia, e do custo-benefício das medidas de
conservação de energia adequadamente selecionadas.
Auditoria energética detalhada que é a mais compreensiva, mas também a que
requer mais tempo e mais meios, sendo, por isso a mais dispendiosa. Especificamente,
a auditoria energética detalhada inclui o uso de instrumentos de medição dos
consumos de energia para toda a instalação e/ou para alguns sistemas de energia
existentes na instalação. Esta auditoria extensiva vai para além da análise básica e
pode recorrer a simulações computacionais, monitorizações mais detalhadas, e uma
avaliação económica mais sofisticada das grandes modificações propostas para o
processo industrial/edifício.
2.2 Metodologia
Para a correta execução de uma auditoria energética, tem uma importância decisiva a
definição e o estabelecimento da sequência das ações que possibilitem obter um
conhecimento profundo da instalação analisada, de modo a detetar, quantificar e tentar
corrigir as perdas de energia existentes.
As fases de uma auditoria dependem do seu âmbito, do tipo de instalação a auditar
bem como do orçamento disponível. Duma maneira geral, podem-se considerar as
seguintes fases:
Preparação da intervenção;
Intervenção em campo;
Análise e tratamento da informação;
Elaboração do relatório da auditoria.
2.2.1 Preparação da intervenção
Nesta fase procede-se sobretudo à recolha e análise de dados documentais fornecidos
pelo cliente, com o objetivo de preparar as fases seguintes. [Wattmondego, 2011]
Os dados analisados, nesta fase, reportam-se principalmente à organização funcional
da instalação (plantas), às características construtivas, aos setores e serviços existentes, à
distribuição e à utilização dos vários tipos de energia pelos principais sectores, às
características dos principais consumidores (equipamentos/serviços), à compra de energia
(faturas), entre outros.
8
Após receção e análise desta informação, será apresentado um plano da intervenção
em campo, para validação, pelos responsáveis técnicos do cliente que irão acompanhar a
execução dos trabalhos de auditoria.
2.2.2 Intervenção em campo
Esta fase do trabalho consistirá numa análise das condições de utilização de energia,
que incidirá, entre outros [Wattmondego, 2011]:
Na análise dos setores e/ou equipamentos principais consumidores, nomeadamente,
equipamentos de processo, central térmica, ar comprimido, águas quentes sanitárias,
cozinha/cantina, instalações de frio, aquecimento, ventilação e ar condicionado
(AVAC), etc.;
No controlo de combustão e a medida dos rendimentos energéticos de
equipamentos de queima;
Na identificação e quantificação de perdas térmicas importantes, recorrendo a
análise termográfica;
Na verificação do estado das instalações de transporte e distribuição de energia,
com identificação das principais carências ao nível da manutenção e segurança.
Na monitorização em contínuo dos principais consumidores de energia elétrica, por
períodos de uma semana;
Na verificação da existência e do bom funcionamento dos aparelhos de controlo e
regulação do equipamento de conversão e da utilização de energia;
Na investigação das possibilidades técnico-económicas de valorização dos
efluentes térmicos.
Para atingir estes objetivos, será necessário efetuar medições diversificadas, que
incluirão, sempre que as condições técnicas e de segurança o permitam, a monitorização,
em contínuo dos principais pontos de consumo elétrico, por períodos mínimos de uma
semana, permitindo obter os respetivos diagramas de carga. [Wattmondego, 2011]
A disponibilidade de vários aparelhos portáteis para a recolha de diagramas de carga
tornam possível realizar registos simultâneos, junto dos principais consumidores de uma
instalação, durante um período temporal alargado. A utilização generalizada desta
metodologia permite não só a realização duma caracterização mais fiável, mas também a
quantificação mais precisa das medidas de racionalização a implementar.
9
No sentido de completar a informação sobre os diversos sistemas e verificar o seu
correto funcionamento, serão realizadas, sempre que se justificar, medições
complementares, adaptadas a cada caso particular, nomeadamente:
Caracterização de consumidores elétricos importantes, ao nível do seu regime de
funcionamento, fator de potência, etc..
Caracterização da distorção harmónica (THD), nos principais pontos de
distribuição de energia elétrica;
Composição dos gases de combustão de equipamentos de queima.
Caudais e temperaturas de ar, água e outros fluidos.
Pressões de trabalho e temperaturas de fluidos (chillers, etc.).
Medições de temperatura.
Medições de iluminância.
2.2.3 Análise e tratamento da informação
Após o período de intervenção de campo, os técnicos auditores deverão organizar toda
a informação recolhida, nas fases anteriores, a fim de obterem o seu adequado tratamento.
[Wattmondego, 2011]
Para o tratamento dos dados utiliza-se um conjunto de ferramentas de software,
criadas especificamente para tratar diagramas de carga e outras grandezas, permitindo,
nomeadamente, realizar a desagregação de consumos e a quantificação das medidas de
conservação de energia. Será possível obter um conjunto de indicadores e de outros
resultados, nomeadamente:
Consumos e custos globais por fonte energética, e sua evolução anual;
Desagregação dos fluxos energéticos, pelos principais consumidores;
Balanços elétricos e térmicos, por equipamento ou sector e o global da
instalação;
Indicadores energéticos de referência, para a instalação, que permitirão
estabelecer metas futuras de desempenho energético;
Eficiência de equipamentos/instalações específicas e análise da viabilidade de
substituição por outros, com melhor desempenho, ou da otimização do sistema
atual.
10
2.2.4 Elaboração do relatório da auditoria
A auditoria energética para a análise dos consumos energéticos na instalação ficará
concluída com a preparação do respetivo relatório. Este relatório deverá apresentar, ao
gestor da empresa e ao gestor de energia, toda a informação (recolhida e tratada) de uma
forma organizada e coerente. Na elaboração deste documento deverá ter-se em
consideração que a auditoria energética constitui uma ferramenta essencial para o começo
de um processo contínuo de gestão e monotorização da energia na empresa auditada.
[Wattmondego 2011]
O relatório da auditoria deve conter, sempre que possível, a seguinte informação:
Elementos históricos do ano de referência, relativos a:
o Consumos de Energia;
o Produção;
o Consumos Específicos de Energia;
o Caracterização dos principais sistemas energéticos da instalação
(Central de produção de vapor, produção de frio, ar comprimido, força
motriz, iluminação, AVAC, principais equipamentos produtivos, outros
sistemas relevantes);
Análise da exploração, onde será apresentada a desagregação do consumo
energético, pelos principais setores;
Análise crítica ao consumo energético dos sectores/equipamentos principais
consumidores;
Análise da viabilidade económica das medidas de poupança de energia e da
diversificação das fontes energéticas, tais como:
o Substituição de equipamentos;
o Otimização do funcionamento dos sistemas existentes;
o Instalação de um sistema de gestão de energia;
o Instalação de sistemas de cogeração/trigeração de energia elétrica e
térmica;
o Introdução de energias renováveis.
11
3 Metodologia para Análise Energética
A metodologia para análise energética em edifícios foi desenvolvida em resposta à
solicitação da empresa Wattmondego, para apoio à realização de auditorias energéticas. O
principal objetivo desta metodologia é o de que, de forma eficaz, permita um rápido e
correto diagnóstico energético de uma instalação consumidora.
A metodologia pode ser aplicável quer a edifícios de serviços, abrangidos pelo SCE e
onde se pretenda a instalação de energias renováveis (coletores solares térmicos para
aquecimento de águas e painéis fotovoltaicos para microprodução/miniprodução de
eletricidade), quer a instalações industriais, abrangidas pelo SGCIE, obrigadas à realização
de auditorias energéticas periódicas.
Uma vez que esta metodologia vai ser aplicada durante a realização de uma auditoria
energética a um edifício de serviços, a apresentação feita neste capítulo referir-se-á apenas
aos edifícios.
3.1 Diagrama Global e Menu Índice
O diagrama global da metodologia de análise energética, para o caso de se tratar de
um edifício, está representado na Fig.3.1. As figuras geométricas e ligações descrevem as
relações em cada subsistema considerado, bem como os dados a inserir para tratamento.
Este diagrama serve assim como base para a criação da metodologia, e partir dele dar
início as fases que compõem a metodologia para análise energética em edifícios e na
indústria.
Na Fig.3.2 é apresentado o menu índice. Este menu é dividido em quatro submenus
(Comportamento Térmico do Edifício, Consumos, Iluminação e Energias Renováveis). Os
submenus representam a subdivisão do edifício segundo o comportamento térmico das
instalações, as condições de utilização de energia, desempenho e eficiência energética e
incorporação de sistemas de energia renováveis.
12
Fig. 3. 1 Diagrama de representação da metodologia exposta.
Fig. 3. 2 Apresentação Menu Índice
13
3.2 Comportamento Térmico do Edifício
Forma e Localização do edifício
As necessidades energéticas de um edifício estão fortemente dependentes da sua
forma e localização. Quanto mais compacto for o edifício, melhor o seu desempenho. Da
forma do edifício dependerá, ainda, a sua exposição ao vento. Uma casa alta está sempre
mais exposta ao vento do que uma casa baixa, como ilustrado na Fig.3.3. No Verão, a
exposição ao vento é benéfica porque aumenta a ventilação, mas é prejudicial no Inverno.
Fig. 3. 3 Forma do edifício/exposição ao vento [Correia Guedes, 2003]
As necessidades de aquecimento de um edifício durante o Inverno devem-se ao facto
de o calor gerado ser constantemente transmitido para o exterior, através das superfícies
externas do edifício (paredes, janelas, telhados, etc.). Esta transferência de calor está
relacionada com a superfície (S) e o volume aquecido (V). Quanto maior for a superfície
que envolva o volume aquecido, maiores serão as perdas.
Do ponto de vista energético, um edifício deve ter uma relação superfície/volume
(S/V) baixa. A partir dos dados apresentados na Tabela 3.1, é possível concluir que uma
casa independente é energeticamente menos eficiente que um edifício de vários pisos.
14
Tabela 3. 1. Relação Energética superfície/volume [Enerbuilding, 2008]
Tipo de edifício S/V
Casa independente Cerca de 0,80
Casa geminada Cerca de 0,65
Edifício de um piso Cerca de 0,50
Edifício de vários pisos Cerca de 0,30
A localização do edifício influencia fortemente as necessidades térmicas do seu
espaço interior. As necessidades estão contempladas no Regulamento dos Sistemas
Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE), onde se apresentam condições de
conforto térmico e de higiene que devem ser requeridas nos diferentes espaços dos
edifícios em consonância com as respetivas funções.
Apresenta-se na Fig 3.4 as diferentes zonas climáticas de Inverno e Verão em
Portugal. As zonas climáticas de Verão, as zonas V3, terão maiores necessidades de
arrefecimento do que as regiões V1. Da mesma forma, no Inverno, as zonas I1
correspondem a locais com menores necessidades de aquecimento, quanto as zonas I3
terão necessidades mais elevadas.
Fig. 3. 4 Distribuição Continental por zonas climáticas Inverno/Verão [INETI, 2006]
15
Assim, as características da zona climática onde se situa o edifício são essenciais para
a escolha criteriosa das soluções para portas e janelas (vidro + caixilho) que reduzam as
perdas energéticas associadas a esta componente da envolvente.
Orientação e captação da energia solar
Da orientação de um edifício dependerá a sua exposição solar. Esta determinará a
capacidade de captação da energia solar. A orientação do edifício deve também contar com
os ventos dominantes e a sua influência na ventilação natural e infiltrações.
A capacidade que um edifício tem de captar a radiação solar, nos períodos em que
existe uma maior necessidade de energia (Inverno) e de ter a menor superfície possível
exposta à luz solar, quando existe a necessidade de dissipar o calor (Verão), determinará o
grau de conforto proporcionado aos ocupantes e as necessidades energéticas.
Envolvente
No parâmetro do submenu (Envolvente) é analisada a envolvente do edifício, segundo
os dados e elementos disponibilizados de cada edifício. A análise a efetuar deverá ser
segundo a norma NT-SCE 01. Os coeficientes de transmissão térmica dos elementos da
envolvente devem estar de acordo com ITE50.
A envolvente é composta por três elementos (ver Fig. 3.5):
Envolvente externa – É analisada a área (m2), cor da superfície e coeficiente de
transmissão térmico (U);
Envolvente opaca – Apresenta-se a descrição de cada parede opaca (paredes,
pavimentos e cobertura), constituição e espessura, coeficiente de transmissão térmica
(U), assim como o coeficiente de transmissão térmico máximo admissível (Umáx);
Envolvente não opaca – É descrita a fachada, tipologia vidro, constituição da
proteção solar, área (m2) e o coeficiente de transmissão térmica (U).
A envolvente exterior é fundamental para garantir elevados níveis de isolamento
térmico do edifício. O SCE define valores máximos de referência para o coeficiente de
transmissão térmica para a estação de aquecimento (Inverno) da envolvente vertical
exterior. Nenhum elemento da envolvente de qualquer edifício dever ter um coeficiente de
transmissão térmica em zona corrente (valor U) superior aos valores apresentados na
Tabela 3.2.
16
Fig. 3. 5 Submenu Comportamento Térmico do edifício (Envolvente)
Tabela 3. 2. Coeficientes de transmissão térmica máximos [Hélder Goncalves et al,2004]
Proteção Solar
A proteção solar de um edifício é um dos modos mais eficazes de impedir a
penetração dos raios solares no edifício, assim como obter, no Verão, temperaturas
interiores agradáveis. A proteção solar está ainda em harmonia com as normas cada vez
mais rigorosas em matéria de poupança de energia. Visto que a energia dos raios solares é
absorvida e refletida no lado de fora do edifício, deixa de ser necessário eliminar este calor
através de sistemas de ventilação e refrigeração.
17
No parâmetro do submenu Proteção Solar (Comportamento Térmico do Edifício) foi criada
uma tabela com os seguintes parâmetros - ver Fig. 3.6):
Constituição dos vãos envidraçados: Neste ponto é analisada toda a constituição
dos vãos envidraçados (tipo de vidro, caixilharia, inserção, corte térmico e proteção
solar). [LNEC,ITE50]
Coeficiente de transmissão térmica do vão envidraçado (U): Corresponde a
quantidade de calor por unidade de tempo que atravessa uma superfície de área
unitária desse vão envidraçado (caixilho+ vidro) da envolvente, por unidade de
diferença de temperatura entre os ambientes que ele separa. [LNEC,ITE50]
Fator Solar (g): representa a relação entre a energia solar expedida para o interior,
através do vão envidraçado, e a quantidade de radiação solar incidente na direção
normal ao envidraçado. [LNEC,ITE50; Caixiave, 2011]
Fig. 3. 6 Submenu Comportamento Térmico do edifício (Proteção Solar)
Quando são utilizados outros tipos de equipamentos de proteção solar, ou cortinas
interiores, que normalmente estejam fechados durante a estação de aquecimento (Inverno),
estes devem ser ponderados no fator solar do vão envidraçado.
Para o cálculo do fator solar dos vãos envidraçados, deve ser considerada a existência
de cortinas interiores muito transparentes de cor clara.
Ganhos e Perdas
A transmissão de calor por condução através da envolvente dos edifícios, quer sejam
as perdas de calor através dos elementos construtivos da envolvente no Inverno, quer os
ganhos indesejáveis de calor através dos mesmos elementos no Verão, são fenómenos que
18
muito influenciam o comportamento térmico dos edifícios. Para minimizar estes efeitos,
em ambas as estações, deve aumentar-se a resistência térmica dos elementos construtivos.
O edifício deve ser concebido de modo a tirar o máximo proveito das condições
climáticas, da orientação solar, dos ventos dominantes. Se forem utilizadas técnicas de
construção e materiais adequados, é possível diminuir as perdas de energia e os gastos
energéticos. Neste âmbito foi criado o submenu perdas e ganhos de energia, apresentado na
Fig. 3.7. O submenu Perdas / Ganhos de Energia (Comportamento Térmico do Edifício) é
dividido em perdas de energia e ganhos de energia. As perdas de energia derivam da
energia perdida por transmissão e por ventilação, através da envolvente do edifício ou
dissipada pela instalação térmica, vãos envidraçados e renovação de ar.
As perdas são apresentadas da seguinte forma:
Perdas de energia no edifício (Inverno) – Resultantes da envolvente exterior,
envolvente interior, vãos envidraçados e renovação de ar, as suas perdas são
apresentadas em W/°C.
Perdas de Energia da Envolvente em contacto com o exterior (Inverno) –
Derivam da energia perdida no edifício, em W/°C, através da envolvente das paredes
exteriores, pavimentos exteriores, paredes e pavimentos em contacto com o solo,
coberturas exteriores e pontes térmicas lineares;
Com o aparecimento das estações mais quentes, os ganhos de energia do edifício
também vão aumentar necessitando deste modo remover os excessos de energia.
Os ganhos de energia no edifício são apresentados na Fig. 3.7. São avaliados através
dos ganhos solares dos vãos envidraçados exteriores e da envolvente opaca exterior. Além
dos ganhos solares, são avaliados no edifício os ganhos internos resultantes da quantidade
de energia térmica libertada para o ar interior, por todo o conjunto de ocupantes,
equipamentos e iluminação. Os ganhos de energia são apresentados em kWh.
Recomenda-se que os envidraçados sejam duplos de baixa emissividade (perda de
calor por radiação) com câmara-de-ar de 15 mm, instalados em caixilharia de baixa
transmissão térmica e dotados de dispositivos sombreamento eficazes, principalmente nos
vãos a Poente e Nascente. A envolvente opaca (paredes, coberturas e pavimentos) deve
apresentar isolamento térmico adequado para minimizar as perdas de calor no Inverno ou
ganhos de calor no Verão, mantendo assim uma temperatura mais constante no interior do
edifício.
19
Fig. 3. 7 Submenu Comportamento Térmico do edifício (Perdas / Ganhos de Energia)
3.3 Consumos
Apresenta-se neste submenu (Consumos) a análise de todos os consumos que um
edifício apresenta. Os consumos são repartidos por combustível e correspondendo a um
determinado período, obtidos através das faturas disponibilizadas pelos serviços respetivos.
Com o intuito de analisar as condições de consumo e faturação verificadas no edifício,
ao longo do período em análise, recorre-se ao apoio do Submenu (Consumos).
O submenu (Consumos) é repartido em três parâmetros:
Eletricidade: No submenu da Fig 3.8 reúne-se toda a informação contida nas
faturas nomeadamente:
Consumos por período horário (Ponta, cheias, vazio normal, e super vazio);
Custo médio mensal em kWh e Euros.
Gás e Outros: Na Fig.3.9 exibe-se toda a informação inerente aos consumos dos
combustíveis, nomeadamente:
Consumo médio do combustível mensal (Gás Natural, Gás Propano, Pellets,
Gasóleo);
Custo médio mensal em Euros.
20
Fig. 3. 8 Submenu Consumos (Eletricidade)
Fig. 3. 9 Submenu Consumos (Gás e Outros)
21
Resultados: Neste submenu (Fig. 3.10) é apresentada toda a informação resultante
dos submenus (Eletricidade, Gás e outros). A informação é apresentada em toneladas
equivalentes de petróleo (Tep) e em emissões de CO2.
Fig. 3. 10 Submenu Consumos (Resultados)
3.4 Iluminação
O consumo de energia elétrica num sistema típico de iluminação representa cerca de
20% do consumo total de energia elétrica nos edifícios, tornando-se assim um setor
prioritário em termos de utilização racional de energia [Decreto-lei nº 108/2007].
A iluminação deve proporcionar conforto e um nível de iluminação que permita
realizar corretamente os trabalhos praticados no respetivo local, tendo em atenção os
consumos energéticos e os custos associados.
Deste modo, é particularmente importante instalar equipamentos que proporcionem os
níveis de iluminação necessários ao desempenho das atividades, reduzindo quer o consumo
de energia elétrica quer os custos de manutenção dos sistemas, sem que com isso ocorra a
diminuição das condições de conforto visual necessárias ao desempenho das tarefas.
22
Apresenta-se no submenu (Iluminação) uma forma de analisar a iluminação mais
facilmente e de forma eficaz, que permita um rápido e correto diagnóstico de iluminação
existente no edifício e a sua substituição.
O submenu encontra-se dividido em três parâmetros:
Iluminação Existente: Neste parâmetro (ver Fig. 3.11) é efetuado um levantamento
de toda a iluminação existente no edifício, decompondo essa iluminação por
tecnologia.
Fig. 3. 11 Submenu Iluminação (Existente)
Iluminação LED
Neste momento, e tendo como objetivo principal a redução de consumos de energia
elétrica e consequente redução de custos e de CO2, recomenda-se a substituição gradual
das lâmpadas de elevado consumo energético por lâmpadas mais eficientes.
O custo inicial da tecnologia LED é mais elevado do que o das lâmpadas tradicionais,
mas rapidamente é amortizado, uma vez que utilizam um quarto ou um quinto da
eletricidade consumida pelas lâmpadas incandescentes e têm um tempo devida de 6 a 10
vezes superior.
Em termos de eficiência energética as vantagens são notórias, uma vez que é possível
obter em LED uma potência de 15W, com os meus níveis de fluxo luminoso de uma
lâmpada fluorescente de 36 W (na ordem dos 2850 lm). Este atributo faz com que a
23
tecnologia LED seja a mais eficiente, em termos de iluminação, apresentando valores entre
150 e os 250 lm/W, dependendo do tipo de aplicação. [Wattmondego,2011]
Uma das limitações da tecnologia a LED existentes nos anos 2004/2005 era a
distorção da cor, com valores típicos de IRC (Índice de restituição de Cor) entre 40 e 60%.
Atualmente essa limitação encontra-se ultrapassada visto já existir no mercado IRC na
ordem dos 85%, que é equivalente a uma lâmpada fluorescente com uma temperatura de
cor de 5000 Kelvin.
Adicionalmente, a tecnologia LED dispensa o uso de equipamento auxiliar, como
balastros e arrancadores, que também consomem energia no seu funcionamento.
O facto do LED ter uma baixa emissão de calor, quando comparado com outras
soluções, permite atingir valores de eficiência energética superiores, visto possuírem
perdas por efeito de Joule bastante reduzidas.
Existem ainda outras vantagens na tecnologia LED, quando comparada com outras
tecnologias convencionais. Pelo facto do LED ser construído a partir de material
semicondutor, apresenta enormes vantagens no que respeita ao tempo de vida útil, robustez
e fiabilidade de funcionamento, quer em função da temperatura, quer em função do tempo
de vida do equipamento, ou seja, praticamente não ocorre degradação do material com a
sua utilização.
Em termos ambientais a tecnologia LED apresenta uma grande vantagem, uma vez
que no seu fabrico e utilização não são utilizados gases nocivos ao ambiente, como vapor
de sódio, vapor de mercúrio, iodetos metálicos e halogéneo, tornando-se ecologicamente
mais benéfico.
Da análise efetuada, a solução encontrada para aperfeiçoar a eficiência energética do
edifício, ao nível da iluminação, é a substituição direta das lâmpadas existentes, por
lâmpadas de tecnologia LED, conservando as luminárias e os respetivos casquilhos.
No submenu Iluminação (ver Fig. 3.12) é efetuado um estudo para o edifício, para
tecnologia LED. O estudo é baseado na substituição da iluminação existente pela
equivalente tecnologia LED. É apresentada a decomposição da tecnologia LED em
potência (W), consumo anual (kWh) e custo anual de utilização (€).
24
Fig. 3. 12 Submenu Iluminação (LED)
Iluminação Existente Vs. LED
No submenu ilustrado na Fig. 3.13 é apresentada a diferença de encargos anuais (€) da
tecnologia existente e da tecnologia equivalente LED. É ainda apresentado o tempo de vida
útil por tecnologia.
Fig. 3. 13 Submenu Iluminação (Iluminação Existente Vs. LED)
25
3.5 Energias Renováveis
A integração de energias renováveis em edifícios constitui um desafio e tem como
principal objetivo a incorporação de sistemas técnica e economicamente viáveis de
captação e transformação dessas energias em fontes de energia que sejam úteis para o
edifício, contribuindo para a obtenção de edifícios energeticamente eficientes.
A utilização de energias renováveis apresenta uma vantagem em Portugal,
nomeadamente a energia solar, visto que o nosso país dispõe deste recurso em grande
abundância, comparando com a disponibilidade de horas anuais de Sol de outros países.
Contudo, não devem descurar-se os aspetos arquitetónicos dos edifícios, tirando
partido das propostas de design passivo, como o uso da orientação solar, da ventilação
natural, da inércia térmica e do sombreamento, entre outras. Estas propostas são uma
solução bastante vantajosa para uma maior sustentabilidade nos edifícios.
Na metodologia adotada foram analisadas duas formas de integração de energias
renováveis no edifício: a energia solar térmica para aquecimento de águas quentes
sanitárias e a energia solar fotovoltaica para produção de energia elétrica (miniprodução).
Águas Quentes Sanitárias
No âmbito da energia solar térmica indicada no submenu Energias Renováveis (AQS)
da Fig. 3.14, é apresentada inicialmente a distribuição anual de consumo de água. Esta
distribuição servirá para a realização de um correto dimensionamento do sistema solar
térmico obtido com recurso ao programa de apoio SolTerm. [SolTerm,2007].
Do programa SolTerm sairá a análise de desempenho do sistema solar térmico, através
da simulação numérica de balanços energéticos ao longo do ano, e coletores solares
térmicos a incorporar.
Com os dados provenientes do SolTerm é possível avaliar as necessidades energéticas
anuais do edifício, a energia anual obtida da energia solar, e a energia necessária de um
sistema de o apoio para AQS. A partir destes dados é possível obter o tempo de retorno do
investimento, com base nos custos da energia evitada, no balanço anual (€) e no balanço
simples acumulado (€).
26
Fig. 3. 14 Submenu Energias Renováveis (águas quentes sanitárias)
MiniProdução
No âmbito do Decreto-lei 34/2011 que estabelece o regime da miniprodução baseada
em fontes de energia renováveis, com possibilidade de venda da eletricidade produzida á
rede, foi incluído submenu Energias Renováveis (MiniProdução), mostrado na Fig. 3.15.
[Decreto Lei nº 34/2011]
Para o cálculo da produção média anual do sistema de miniprodução, foi utilizado o
programa Sunny Design [SunnyDesing,2011] que define o local de instalação, tipo de
módulo, orientação, número de módulos e o tipo de inversor, que resultará no
desempenho/produção anual do sistema.
27
Neste submenu é apresentada a descrição do sistema Fotovoltaico (Módulos, Potência
unitária (kWp), Unidades, Inclinação, Potência de pico (kWh), Produção media anual
(kWh),Valor do Investimento), os resultados obtidos com a aplicação Sunny Design e um
gráfico que mostra a evolução do saldo acumulado ao longo da vida útil do investimento
(15 anos), a partir do qual é visível o tempo de retorno do investimento.
Fig. 3. 15 Submenu Energias Renováveis (MiniProdução)
28
29
4 Aplicação da Metodologia a um Edifício de
Serviços1
Em colaboração com a empresa Wattmondego, a metodologia desenvolvida e
apresentada no capítulo 3 foi aplicada na realização de uma Auditoria Energética a um
edifício de serviços. Este edifício localiza-se no concelho de Coimbra mas, por questões de
confidencialidade, não será identificado. Os resultados apresentados sob a forma gráfica
neste capítulo, nem sempre seguem o layout da metodologia desenvolvida e apresentada no
capítulo anterior.
No edifício, com uma área de aproximadamente 2750 m2, funciona uma Creche, um
Lar para Idosos e um Lar de acamados. O espaço apresenta a seguinte distribuição:
No piso 0, situa-se a creche, o refeitório, a cozinha, a sala de estar, o
consultório médico e alguns gabinetes;
No piso 1, situam-se o lar de idosos e o lar de acamados, com diversos quartos,
instalações sanitárias e sala de convívio;
No anexo, situam-se os serviços auxiliares: lavandaria, sala das máquinas e
caldeira.
4.1 Caracterização do comportamento térmico do edifício
Para a determinação das características de comportamento térmico do edifício foi
realizado um levantamento das principais soluções construtivas, nomeadamente das
características da envolvente (paredes, caixilharias/envidraçados, pavimentos e coberturas)
Posteriormente, para obtenção dos principais parâmetros que caracterizam o
comportamento térmico do edifício, aplicou-se o método de cálculo simplificado para a
certificação energética de edifícios com base no disposto na legislação em vigor. [Piedade,
A.C., A.M. Rodrigues e L.F. Roriz]
1 Por uma questão de organização do documento, os resultados apresentados sob a forma gráfica neste
capítulo, nem sempre seguem o layout da metodologia desenvolvida e apresentada no capítulo anterior
30
4.1.1 Caracterização da Envolvente Externa
Estima-se que grande parte da energia utilizada para aquecimento durante o Inverno se
perca através das paredes, coberturas e pavimentos. O correto isolamento destas superfícies
opacas permitiria alcançar uma maior resistência térmica, minimizando as fugas de calor.
De seguida efetuou-se um estudo do edifico para a envolvente opaca, não opaca, bem
como para avaliação das perdas associadas (Inverno) e dos ganhos (Verão).
4.1.1.1 Envolvente Opaca
A envolvente exterior deve garantir elevados níveis de isolamento térmico da fração
autónoma e/ou do edifício. Neste âmbito o Decreto-lei nº 80/2006, define valores máximos
de referência para o coeficiente de transmissão térmica. O valor do coeficiente de
transmissão térmica (U) de elementos da envolvente dos edifícios é apresentado no ITE50
[LNEC,ITE50] consoante os elementos da envolvente (Parede simples de fachada, paredes
duplas de fachada, pavimentos sobre espaços exteriores, coberturas horizontais, coberturas
inclinadas, vãos envidraçados).
Para a caracterização da envolvente exterior deve-se consultar o ITE50 Anexo II
(Paredes Simples e Duplas) e analisar o coeficiente de transmissão térmica correspondente.
Tabela 4.1. Caracterização da envolvente exterior do edifício
Área (m²) U [w/m2.°C] Cor Superfície
142 1,1 Clara
301 1,1 Clara
188 1,1 Clara
274 1,1 Clara
Envolvente exterior
Parede a Noroeste
Parede a Nordeste
Parede a Sudeste
Parede a Sudoeste
A envolvente de cada edifício deve ser analisada segundo a sua constituição. Assim,
segundo o ITE50, consegue-se a equivalência dos coeficientes de transmissão térmica da
envolvente do edifício.
Segundo as normas do ITE50, na tabela 4.2 é apresentado os coeficientes de
transmissão térmica e como deve ser exposta a descrição do edifício em estudo.
31
Tabela 4.2. Constituição da envolvente do edifício
Descrição Envolvente Opaca do Edificio U
[w/m2.°C] Umáx
[w/m2.°C]
Parede Exterior Constituição desconhecida
1,1 1,8 Espessura = 0,32 m
Parede Interior Constituição desconhecida
1 1,8 Espessura = 0,32 m
Pavimento Exterior Constituição desconhecida
3,1 1,25 Pavimento de betão
Pavimento Interior Constituição desconhecida
2,21 1,65 Pavimento de betão
Cobertura Constituição desconhecida
3,4 1,8 Inclinada
4.1.1.2 Envolvente não Opaca
A envolvente não opaca do edifício tem, de acordo com a análise efetuada aos
elementos disponibilizados e com a norma NT-SCE 01, as características apresentadas na
Tabela 4.3.
Tabela 4. 3. Caracterização da envolvente não opaca do edifício
Fachada Tipologia Vidro Constituição da Protecção Solar Área (m²) U [w/m2.°C]
Nordeste Duplo Incolor Cortinas opacas de cor clara (interior) 11,8 3,9
Nordeste Duplo Incolor Sem protecção 2,8 4,3
Noroeste Duplo IncolorPersianas de réguas plasticas de cor
clara (exterior)58,14 3,1
Sudoeste Duplo Incolor Cortinas opacas de cor clara (interior) 4 3,9
Sudoeste Duplo Incolor Cortinas opacas de cor clara (interior) 41,8 3,4
Duplo IncolorPortadas de alumínio de cor Clara
(exterior)Sudeste
13,36 3,1
10,4 3,1
49,04 3,1
6,4 4,3
Persianas de réguas plasticas de cor
clara (exterior)Duplo IncolorSudoeste
Persianas de réguas plasticas de cor
clara (exterior)Duplo IncolorSudeste
Persianas de réguas plasticas de cor
clara (exterior)Nordeste Duplo Incolor
Os vãos envidraçados são um fator bastante relevante na redução dos consumos
energéticos, visto que estão diretamente relacionados com o desempenho do edifício,
32
nomeadamente na redução ou aumento das perdas e/ou dos ganhos térmicos entre o
interior e o exterior. Assim, a escolha dos vãos envidraçados, terá repercussões diretas nas
necessidades de aquecimento e de arrefecimento do edifício. Na Tabela 4.4 estão
apresentadas as características dos vãos envidraçados do edifício. Para além da
constituição dos vãos envidraçados, são apresentados os correspondentes valores do
comportamento térmico e do fator solar verificado e o máximo admissível.
Tabela 4. 4. Caracterização dos vãos envidraçados do edifício
U [w/m2.°C] g100% g100%máx
Vão(s) envidraçado(s) simples inseridos na fachada Sudeste e
Nordeste do tipo com vidro duplo incolor e caixilharia
metálica de abrir e sem corte térmico. Sem protecção solar.
4,3 0,63 0,56
Vão(s) envidraçado(s) simples inseridos na fachada Noroeste,
Nordeste e Sudoeste do tipo com vidro duplo incolor e
caixilharia metálica de correr e sem corte térmico. Dispõe de
protecção solar exterior do tipo persianas de réguas plásticas
de cor clara.
0,04 0,563,1
0,56
Vão(s) envidraçado(s) simples inseridos na fachada Sudoeste
e Nordeste do tipo com vidro duplo incolor e caixilharia
metálica de correr e sem corte térmico. Dispõe de protecção
solar interior do tipo cortinas opacas de cor clara.
3,9 0,37 0,56
Constituição dos vão envidraçados
Vão(s) envidraçado(s) simples inseridos na fachada Sudoeste
do tipo com vidro duplo incolor e caixilharia metálica fixa e
sem corte térmico. Dispõe de protecção solar inerior do tipo
cortinas opacas de cor escura.
3,4 0,55
4.1.1.3 Perdas de energia na estação de aquecimento (Inverno)
Na estação de inverno a energia útil de aquecimento (Nic) deve ser dimensionada de
modo a que o edifício mantenha, permanentemente, uma temperatura interior de conforto
durante toda a estação.
Para um correto dimensionamento deve ter-se em consideração os seguintes fatores:
Temperatura ideal de conforto de 20ºC;
Duração da estação de aquecimento;
Severidade do clima e do local de implantação do edifício.
As necessidades nominais de aquecimento derivam do valor integrado das seguintes
parcelas:
33
Perdas de energia térmica através da envolvente exterior e interior;
Perdas de energia por propagação térmica através dos vão envidraçados;
Perdas de calor por renovação do ar (qualidade do ar, classe de permeabilidade
ao ar da caixilharia);
Ganhos úteis de calor devidos à iluminação, ocupantes, ganhos solares e
equipamentos.
A Fig.4.1 apresenta o conceito de ganhos térmicos úteis na estação de
aquecimento para um edifício.
Fig. 4. 1. Conceito de ganhos térmicos úteis na estação de aquecimento [LNEC, ITE50] [Caixiave]
Para o edifício em análise, as perdas de energia na estação de aquecimento (Inverno)
são apresentadas na Fig.4.2.
Fig. 4. 2. Perdas de energia no edificio
34
Como se pode observar no gráfico da Fig.4.2, a maioria das perdas verifica-se através
da envolvente exterior. A comparticipação dos elementos constituintes da envolvente
exterior nestas perdas é apresentada na Fig.4.3.
Fig. 4. 3. Perdas da envolvente do edifício
4.1.1.4 Ganhos de energia na estação de arrefecimento (Verão)
À semelhança do que é desejável para a estação fria, também no Verão, a energia útil
de arrefecimento (Nvc) deve ser dimensionada de modo a que o edifício mantenha, ao
longo de toda a estação, uma temperatura interior de conforto durante toda a estação.
Para um correto dimensionamento deve-se ter em consideração os seguintes fatores:
A temperatura interior de conforto ideal é de 25ºC;
A duração da estação de arrefecimento (Junho a Setembro).
As necessidades nominais de aquecimento derivam do valor integrado das seguintes
parcelas:
Trocas de calor através da envolvente opaca e envidraçada;
Trocas de calor provenientes da renovação do ar (qualidade do ar, classe de
permeabilidade ao ar da caixilharia);
Ganhos úteis de calor devidos à iluminação, ocupantes, ganhos solares através
dos vãos envidraçados e equipamentos.
35
O conceito de ganhos térmicos úteis na estação de arrefecimento para um edifício
é apresentado na Fig.4.4.
Fig. 4. 4. Conceito de ganhos térmicos úteis na estação de arrefecimento [LNEC, ITE50][Caixiave]
O adequado isolamento térmico do edifício minimizará as perdas de calor no Inverno
ou ganhos de calor no Verão, mantendo assim uma temperatura mais constante no interior
do edifício.
O cálculo dos ganhos solares através dos vãos envidraçados é realizado de acordo com
a área total de cada janela/porta (caixilho + vidros). Para o edifício em análise, os ganhos
solares são apresentados na Fig. 4.5.
Fig. 4. 5. Ganhos de Energia (Verão)
Da observação do gráfico da Fig.4.5, podemos concluir que a maioria dos ganhos
solares são obtidos através da envolvente opaca exterior (72915 kWh), seguindo-se os
ganhos internos (30981 kWh) e os ganhos solares pelos vãos envidraçados exteriores
(15238 kWh).
36
4.2 Consumos de Energia
O edifício consome eletricidade e gás propano, sendo este utilizado para a produção
de águas quentes sanitárias e climatização.
4.2.1 Eletricidade
A alimentação elétrica do edifício é celebrada através de um contrato com o
distribuidor de energia. Para celebração desse contrato o edifício assume o cumprimento de
todas as condições técnicas e legais de ligação á rede elétrica. A ligação à rede elétrica de
distribuição pública é feita em Baixa tensão normal (BTN), com uma potência contratada
de 41,4 kVA.
Fig. 4. 6 Esquema de ligação à rede elétrica [EDP Distribuição,2011]
Os consumos mensais e anuais de eletricidade e respetivos custos, relativos aos anos
de 2008, 2009 e 2010 são apresentados na Tabela 4.5. Os dados constantes na tabela foram
obtidos a partir do histórico de faturação.
Tabela 4. 5 Consumo de eletricidade e respetivos custos para os anos de 2008 a 2010
2008 2009 2010
Consumo
kWh
Custo
€
Consumo
kWh
Custo
€
Consumo
kWh
Custo
€
Janeiro 32652 2003,74 33991 2356,54 33454 2319,125
Fevereiro 63806 4444,09 108553 7701,34 87024 6173,918
Março 33726 1829,06 75894 5420,43 66380 4740,926
Abril 22643 697,50 52652 3820,2 51414 3730,394
Maio 38559 3126,88 54043 3863,63 54219 3876,225
Junho 15664 1139,59 37044 2787,92 37024 2786,426
Julho 7831 569,73 24740 1867,86 25120 1896,56
Agosto 19098 1648,32 24697 1873,14 25039 1899,083
37
Setembro 43776 3170,86 24886 1909,11 24428 1873,97
Outubro 65866 4429,26 24527 1761,25 24440 1755,012
Novembro 90246 5921,56 25809 1934,5 45193 3387,396
Dezembro 71379 4636,15 27767 1952,59 56492 3972,574
Total 505246 33616,74 514603 37248,51 530227 38411,61
Nas 3 figuras seguintes são apresentados os consumos mensais por período tarifário
(horas de ponta, horas cheias, horas de vazio e de super vazio), referentes aos 3 anos
considerados.
Fig. 4. 7 Consumos de electricidade (kWh) do ano (2008), por periodo de tarifario
Fig. 4. 8 Consumos de electricidade (kWh) do ano (2009), por periodo de tarifario
38
Fig. 4. 9 Consumos de electricidade (kWh) do ano (2010), por periodo de tarifario.
Da análise dos gráficos anteriores, verifica-se que, para todos os meses dos 3 anos
considerados, o maior consumo ocorre durante as horas cheias (com exceção do mês de
agosto de 2008), seguindo-se as horas de vazio. O perfil dos consumos do ano 2009 é
bastante diferente dos perfis de 2008 e 2010, apresentando estes dois últimos algumas
semelhanças. Relativamente aos consumos do ano de 2009, verifica-se que os consumos de
eletricidade na segunda metade do ano são praticamente iguais. A partir do mês de
Setembro, os consumos apresentam valores significativamente inferiores aos
correspondentes meses de 2008 e 2010. Não foi possível, até ao momento, justificar este
facto.
4.2.2 Gás Propano (GPL)
O armazenamento do GPL é efetuado através de um reservatório superficial fixo, com
4,48m3 de capacidade.
O reservatório está instalado no exterior do edifício, e está equipado com válvulas de
segurança, devidamente certificadas, munidas com um dispositivo de segurança e
destinadas a evitar a entrada de água. Possui um sistema de pulverização automático de
água, que entra em funcionamento sempre que a pressão interna atinga os 12 bar relativos.
Para segurança, o reservatório apresenta um espaço circundante de 1,21m em todas as
direções.
39
Do reservatório sai um tubo acoplado de válvulas reguladoras de pressão e bloqueio
que alimenta toda a rede de distribuição de gás do edifício. [Luís Mesquita, 2005]
O abastecimento do reservatório é feito quinzenalmente através de uma empresa
contratada para esse efeito.
Na Tabela 4.6 são apresentados os consumos e respetivos custos do gás propano
consumido nos anos de 2008 a 2010.
Tabela 4. 6 Consumo de gás propano e respetivos custos para os anos de 2008 a 2010
2008 2009 2010
Consumo
Kg
Custo
€
Consumo
Kg
Custo
€
Consumo
Kg
Custo
€
Janeiro 6338 6476,24 6584 6649,84 8033 8996,96
Fevereiro 6094 6179,31 6628 6760,56 6406 7206,75
Março 5391 5466,48 6423 6615,69 7622 8612,86
Abril 7378 7481,29 7067 7349,68 5872 6664,72
Maio 5065 5135,91 4812 5052,6 4007 4567,98
Junho 4868 4936,15 2638 2796,28 635 727,075
Julho 2683 2623,15 4131 4420,17 4762 5476,3
Agosto 3614 3663,33 2047 2210,76 2746 3171,63
Setembro 3572 3620,76 4101 4470,09 3864 6182,4
Outubro 5069 5138,2 4114 4525,4 4043 6670,95
Novembro 6917 6503,45 4496 4990,56 4287 5015,79
Dezembro 8739 7786,9 7730 8657,6 8123 9544,525
Total 65728 65011,17 60771 64499,23 60400 72837,94
Fig. 4. 10 Consumo mensal de gás propano (Kg) para os anos de 2008 a 2010
40
Da análise do gráfico da Fig. 4.10 é notório o aumento do consumo de gás nos meses
de inverno. Este aumento de consumo deve-se às necessidades de aquecimento durante
este período.
4.2.3 Consumos globais de energia e emissões de CO2
Fig. 4. 11 Consumos de eletricidade e gás propano para os anos de 2008 a 2010
Fig. 4. 12 Emissões de CO2 para os anos de 2008 a 2010
4.2.4 Climatização
Neste ponto pretende-se descrever as características técnicas e os tipos de sistemas
utilizados na climatização, resultantes da análise à instalação existente (depósitos,
caldeiras, bombas de circulação, sistema de aquecimento, etc.)
4.2.4.1 Sistema de Arrefecimento
O sistema de arrefecimento do edifício é realizado por ventilação natural, através da
abertura de portas e janelas, nos períodos de maior calor.
41
4.2.4.2 Sistema de Aquecimento
Para climatização do edifício durante a estação de Inverno (aquecimento), o complexo
possui um sistema de aquecimento central através de duas caldeiras a GPL e cada uma
apresenta uma potência térmica de 126 kW.
4.2.4.3 Sistema de AQS
As águas quentes sanitárias (AQS) são obtidas através da caldeira da central térmica
que utiliza como combustível Gás Propano, cuja potência unitária é de 126 kW.
As águas quentes sanitárias são acumuladas num depósito horizontal de 750 litros.
4.2.4.4 Sistema de iluminação
O sistema de iluminação interior existente é composto por lâmpadas fluorescentes
tubulares, florescentes compactas, incandescentes e de Halogéneo, dividindo-se assim em
5 grupos distintos:
16 Lâmpadas Fluorescentes Tubulares T8 – 120 cm – 66 W;
201 Lâmpadas Fluorescentes Tubulares T8 – 120 cm – 42 W;
168 Lâmpadas Fluorescentes Compactas (CFL) E27 – 18 W;
4 Lâmpadas Incandescentes – 60 W;
8 Lâmpadas de Halogéneo – 125 W.
A tabela seguinte apresenta as diversas luminárias existentes no edifício.
Tabela 4. 7 Descrição do sistema de iluminação existente no edifício
T8-(66W) 16 66 1056 1568,16 1485 5000 3,37 197,27 84,16 281,43
T8- (42W) 201 42 8442 12536,37 1485 5000 3,37 1.577,08 1.017,06 2.594,14
CFL(E27)-18W 168 18 3024 4490,64 1485 10000 6,73 564,92 626,64 1.191,56
Incandescente 4 60 240 356,4 1485 2000 1,35 44,84 16,32 61,16
Halogenio 8 125 1000 1485 1485 2000 1,35 186,81 84,40 271,21
TOTAL 397 13762 20436,57 7425 2.570,92 1.828,58 4.399,50
Potencia
Total (w)
Consumo
Anual (kWh)Tipologia Unid.
Potência
(w)
Tempo
Vida (h)
Duração
(anos)
Custo Anual
Func. (€)
Utilização
(h/ano)
Custo Anual
Manutenção (€)
Custo Anual
Total (€)
42
Fig. 4. 13 Distribuição anual dos consumos de iluminação existente no edifício
Como toda a manifestação física, a luz está sujeita a medições e avaliações, e para
isso, é necessário a definir de algumas grandezas e relações.
As principais grandezas e relações físicas inerentes à iluminação dizem respeito à
intensidade luminosa e a sua distribuição.
As grandezas e relações fundamentais são:
Fluxo Luminoso (ϕ) - Grandeza capaz de produzir uma sensação luminosa no
ser humano, através do estímulo da retina ocular. Em outras palavras, é a
quantidade de energia emitida por uma superfície, medida em lúmens (lm),
num determinado intervalo de tempo. O Fluxo luminoso é calculado pela
seguinte expressão ϕ = 4π r2.
Intensidade Luminosa (I) - Intensidade de irradiação medida numa
determinada direção. É o fluxo luminoso por unidade de ângulo sólido, em
torno de uma dada direção. É medida em candelas (cd).
Iluminação ou iluminância [E] - Relaciona a luz que uma lâmpada irradia
com a superfície na qual ela incide. É medida em lux (lx).
Luminância (L) - Relação entre a intensidade luminosa de uma superfície e
sua área aparente. É medido em candela por metro quadrado [cd/m2].
43
5 Oportunidades de Racionalização de Consumos
Os resultados obtidos, com a aplicação da metodologia de análise energética ao
edifício em estudo, servem de base ao desenvolvimento de novas ferramentas e
estratégicas para melhoria do desempenho energético do edifício.
Verificou-se que no edifício existem equipamentos que apresentam baixa eficiência
energética, não existem nem coletores solares (para produção de água quente) nem painéis
fotovoltaicos (para produção de eletricidade) instalados e os utentes não estão
sensibilizados nem mostram grande preocupação com a redução de consumos.
Com vista a melhorar a eficiência energética das instalações e a reduzir os custos com
energia, sem prejudicar os níveis de conforto dos utentes do edifício, indicam-se em
seguida as oportunidades de racionalização de consumos identificadas com benefícios
energéticos e ambientais e que envolvem um investimento com viabilidade económica
garantida.
Uma das estratégias baseia-se no recurso a fontes de energias renováveis em
substituição dos combustíveis fósseis para a obtenção da energia necessária à obtenção de
água quente sanitária e para climatização.
O desempenho energético do edifício pode também ser melhorado com a colocação de
um isolamento térmico de modo a reduzir os consumos de energia para aquecimento e
arrefecimento, mantendo a mesma temperatura.
O consumo de eletricidade no sistema de iluminação pode ser significativamente
reduzido com recurso a tecnologias mais eficientes que garantam os mesmos níveis de
iluminação.
5.1 Integração de Energias Renováveis
Atualmente estão disponíveis no mercado várias soluções para a produção de energia
a partir de fontes renováveis, que podem ser facilmente integradas em edifícios. Apesar de
não se tratar de grandes unidades de produção de energia, a integração destes sistemas em
locais próximos dos pontos de consumo, apresenta vantagens importantes na exploração do
sistema elétrico, na redução da dependência energética externa do país, no
desenvolvimento sustentável da região e para a redução das emissões de CO2.
44
Por outro lado, em Portugal o investimento em Energias Renováveis tem sido
estimulado através de apoios de natureza financeira, fiscal e de tarifas bonificadas, feed-in
tariff.
5.1.1 Sistema Solar Térmico
A tecnologia, através de coletores solares, permite que a energia solar possa ser usada
para aquecimento de água. No edifício em estudo, conduzirá a uma grande redução no
consumo de gás propano, pois permitirá o pré-aquecimento da água quando a radiação
solar não é suficiente para aquecer a água às temperaturas desejadas.
Estes sistemas de transferência de energia solar para energia térmica apresentam
diversas funções consoante as gamas de temperatura necessárias. Para as aplicações de
baixas temperaturas (até 90ºC), tipicamente para aquecimento de água, existe um avanço
tecnológico bem maduro e fiável – coletores estacionários, planos ou do tipo
concentradores parabólicos compostos (CPC) de baixa concentração. A tecnologia
associada aos depósitos de armazenamento de água quente encontra-se bastante
desenvolvida. Para isso surgiram regras de arte bem precisas para o dimensionamento e
instalação de sistemas solares destinados a estas aplicações. [Doninelli et al, 2006].
O dimensionamento da instalação solar térmica para preparação das águas quentes
sanitárias (AQS) deve basear-se no perfil de consumos do edifício.
O edifício apresenta consumos de águas quentes sanitárias para a preparação das
refeições, banhos e lavandaria:
Na preparação diária das refeições, são necessários 3 litros de água quente á
temperatura de 45°C para confeção e lavagem associada a cada refeição. Por
dia são preparadas 160 refeições.
Para os banhos, são necessários 40 litros de água quente a uma temperatura de
45°C. Por dia são tomados em média 40 banhos.
Com base na informação recolhida junto dos responsáveis e dos funcionários do
edifício, foi possível obter a distribuição dos consumos de AQS que se apresenta na Tabela
4.8.
Tabela 4. 8 Distribuição diária e mensal dos consumes de água quente
45
Horas Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro
08_09 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450
09_10 490 490 490 490 490 490 490 490 490 490 490 490
10_11 1180 1180 1180 1180 1180 1180 1180 1180 1180 1180 1180 1180
11_12 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190 190
12_13 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
13_14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
14_15 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
15_16 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
16_17 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150
17_18 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53
18_19 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53
19_20 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53
20_21 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
Para o dimensionamento da instalação solar térmica recorreu-se ao programa
SolTerm, [SolTerm] programa de análise de desempenho de sistemas solares elaborado
pelo Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG), na área da Energia sendo este
programa especialmente concebido para as condições climáticas e técnicas de Portugal.
O SolTerm possui um banco de dados modulares de componentes, uma climatologia
para os 308 Concelhos de Portugal, a nível horário, permitindo simular a operação da
grande maioria das configurações de sistemas solares. É ainda usado para efetuar a análise
económica e ambiental dos sistemas solares.
De acordo com o perfil dos consumos de água quente referida na Tabela 4.8, e a
simulação no programa SolTerm. O sistema solar a instalar será constituído por 20
coletores solares, distribuídos por 4 baterias de 5 coletores, como mostrado na Fig. 5.1.
Como forma de acumulação da energia solar, possuirá um depósito de 3500 litros,
construído em aço vitrificado, com isolamento, e protegido por um ânodo elétrico, no qual
será obtido o apoio através de uma fonte de calor em situações onde a energia solar
disponível não seja suficiente.
46
Fig. 5. 1 Distribuição dos coletores solares
5.1.1.1 Localização e orientação dos coletores
Os coletores solares devem ser montados num local livre de sombras. O instalador
deverá ter em consideração não só os obstáculos existentes como também os que estão
previstos para o futuro, tais como: edifícios próximos, chaminés, caixas de ascensores e
árvores.
No caso de várias fileiras de coletores, deverá garantir-se que estas não projetem
sombra umas sobre as outras. Para isso, o instalador deverá respeitar uma distância entre
fileiras. Numa cobertura em terraço horizontal a distância mínima (d) para instalação entre
fileiras de coletores (L = 2 m) nunca deve ser inferior a 4,5 m, como ilustrado na Fig. 5.2.
Fig. 5. 2 Distância mínima entre painéis [Cleanergysolar, 2011]
47
A inclinação ideal para os coletores solares dependerá da localização geográfica
(latitude) e do período do ano de maior consumo de água quente. Como no caso presente o
consumo de AQS é constante ao longo do ano, a inclinação ideal dos coletores deverá
permitir captar a maior quantidade de energia durante todo o ano.
A inclinação ótima para produção de AQS, com consumo regular ao longo do ano,
será igual à latitude do lugar menos 5º (Coimbra, 40,12 - 5º = 35,12 ºN). [DGGE, 2004]
Fig. 5. 3 Exemplo de mapa de ganhos anuais de uma instalação solar térmica [Solarpraxis, 2010]
Como se trata de uma instalação de dimensões consideráveis, e atendendo a que o
projeto envolve quer a avaliação técnica quer a económica, analisaram-se as características
dos coletores correspondentes às marcas de painéis solares mais vendidos em Portugal.
A marca escolhida foi a RigSun, [RigSun, 2011] visto existirem vários exemplos de
utilização destes equipamentos em grandes instalações.
Deste modo 20 coletores irão ocupar uma área bruta de 39.2 m², os quais deverão
ser orientados para Sul geográfico (5º a Oeste do Sul magnético) e colocados na cobertura
do telhado existente. A inclinação proposta para dos coletores solares deverá ser de 30°
com azimute de -45°.
5.1.1.2 Análise Energética
Com recurso ao Software SolTerm 5.0, foi possível obter análise da produtividade do
sistema, que se apresenta na Tabela 5.1.
48
Tabela 5. 1 Produtividade anual do sistema solar térmico
Fornecido (kWh) Carga (kWh) Apoio (kWh)
Janeiro 1412 3311 1899
Fevereiro 1623 2965 1342
Março 2032 3233 1202
Abril 2398 3014 616
Maio 2750 2986 235
Junho 2686 2747 61
Julho 2717 2717 0
Agosto 2716 2716 0
Setembro 2564 2700 136
Outubro 2178 2957 779
Novembro 1659 3079 1420
Dezembro 1359 3309 1949
Total 26094 35734 9639
Um sistema solar bem dimensionado e corretamente instalado tem como objetivo
fornecer em média 75%, dos dias do ano (nove meses), de água quente gratuita e de uma
fonte não poluente e inesgotável de energia.
O sistema apresenta uma fração solar de 73%, um rendimento de 42% e uma
produtividade de 666 kWh/[m² coletor]
Fig. 5. 4 Representação anual da produtividade do sistema solar térmico
Para suprir o restante das necessidades, o sistema necessitará de um sistema de apoio.
Este sistema de apoio será constituído pelo sistema atualmente existente no edifício para
produção de AQS. O esquema do sistema solar térmico com o respetivo sistema de apoio
será semelhante ao que é apresentado na Fig. 5.5.
49
Fig. 5. 5 Esquema de ligação do sistema solar térmico com apoio [SolTerm, 2007]
5.1.1.3 Análise económica e ambiente
Pela análise da produtividade do sistema verifica-se que se conseguem obter
poupanças de energias fóssil na ordem dos 73%, a economia obtida na conta de energia
trará o retorno do investimento valores da ordem dos 2452,836 €/ano, esta proposta de
alteração efetua-se multiplicando o valor da poupança energética anual (kWh/ano) pelo
valor unitário da forma de energia que se pretende substituir (€/kWh).
Através do rendimento e produtividade do sistema é possível estimar o período de
retorno do investimento. Para tal foram considerados os seguintes aspetos fundamentais:
Preço médio do sistema: 32000 euros
Vida útil do sistema: 20 anos
Renovação de componentes: 1 %
Preço gás propano substituído: 0,094 €/kWh
Produtividade média anual do sistema: 26094 kWh
Rendimento sistema convencional: 0,80
Poupanças anuais: 2452,836 €/ano
Inflação anual: 2%
Deriva do preço da energia substituída: 4% acima da inflação
O resultado da análise económica dos sistema solar térmico é apresentado na
Tabela 5.2.
50
Tabela 5. 2 Resultados da análise económica do sistema solar térmico sem inflação anual
AnoCusto Evitado
[€]
Balanço
Anual [€]
Balanço Simples
Acumulado [€]
Inflação Anual 2% 0% 0%
Ano -32000 0 0
1 2452,84 -32000 -29547
2 2550,95 -29547 -26996
3 2652,99 -26996 -24343
4 2759,11 -24343 -21584
5 2869,47 -21584 -18715
7 2984,25 -18715 -15730
8 3103,62 -15730 -12627
9 3227,76 -12627 -9399
10 3356,88 -9399 -6042
11 3491,15 -6042 -2551
12 3630,80 -2551 1080
13 3776,03 1080 4856
14 3927,07 4856 8783
15 4084,15 8783 12867
16 4247,52 12867 17115
17 4417,42 17115 21532
18 4594,12 21532 26126
19 4777,88 26126 30904
20 4969,00 30904 35873
Da análise da Tabela 5.2 verifica-se que no 12 º ano o investimento encontra-se
amortizado, apresentando uma taxa interna de rentabilidade (TIR) de 1%.
Ao fim de 20 anos o investimento, sem inflação anual, apresenta um balanço simples
acumulado de 35873 €. A uma taxa de inflação anual de 2% o valor atual líquido (VAL)
decresce para 22723,52 €, com uma taxa interna de rentabilidade (TIR) de 8%.
Este tipo de investimento apresenta períodos de retornos curtos devido ao facto da
energia do sol ser gratuita. Financeiramente reduz os consumos económicos, e aumenta a
eficiência energética do edifício, tornando-o mais sustentável.
O sistema de captação de energia solar térmica da instalação originará uma poupança
de 26,094 MWh/ano de energia primária de origem fóssil, correspondendo assim a uma
poupança ambiental de 12,26 ton CO2 equivalente/ano.
51
5.1.2 Sistema Solar Fotovoltaico
A tecnologia dos painéis solares fotovoltaicos permite converter energia solar em
energia elétrica. Atualmente, a tecnologia dos painéis fotovoltaicos está bastante avançada,
atingindo-se eficiências na ordem dos 13-18%, podendo-se conseguir soluções
esteticamente bastante agradáveis e integradas em grande parte das situações.
De acordo com o Decreto-Lei 34/2011 de 8 de Março, que complementa as
instalações atualmente desenvolvidas em Portugal, de 3,68 kW de potência –
microprodução, as instalações de miniprodução terão uma potência até 250 kW divididas
em 3 escalões:
Escalão I: potências de ligação inferiores a 20 kW
Escalão II: potências de ligação superiores a 20 kW e inferiores a 100 kW
Escalão III: potências de ligação superiores a 100 kW e inferiores a 250 kW
Toda a produção de energia é entregue à rede pública, sendo cada kWh entregue no
regime bonificado taxado à tarifa de referência de 0,25 €/kWh. Nos escalões II e III a tarifa
será efetuada por leilão mensal, através de descontos ao valor de referência [Decreto Lei
nº34/2011].
A tarifa é garantida por um período de 15 anos, contados desde o primeiro dia do mês
seguinte ao início de funcionamento. Anualmente a tarifa terá um decréscimo de 14% para
novas instalações, sem efeitos retroativos para as instalações existentes.
As regras da miniprodução obrigam a que a potência de ligação da instalação de
produção não exceda 50% da potência contratada pelo produtor, assim como a energia
consumida na instalação de utilização seja igual ou superior a 50% da energia produzida
pela unidade de miniprodução.
Outra condição necessária para o acesso ao regime bonificado é a previa comprovação,
à data do pedido de inspeção, da realização de auditoria energética que determine a
implementação de medidas de eficiência energética, com o seguinte período de retorno:
a) Escalão I (até 20 kW) 2 anos;
b) Escalão II (de 20 kW até 100 kW) 3 anos;
c) Escalão III (de 100 kW até 250 kW) 4 anos.
52
Este tipo de investimento apresenta variadas vantagens visto ser um investimento com
grandes facilidades de crédito, e com excelente rendimento mensal extra. O equipamento
apresenta uma vida útil estimada em, pelo menos, 30 anos contribuído assim para os
objetivos fixados na Estratégia Nacional de Energia para 2020. [Renewable, 2011]
A implementação deste tipo de atividade coopera para a diminuição do trânsito de
energia na rede pública com a consequente redução das perdas associadas.
5.1.2.1 Simulação miniprodução para o edifício
Observadas as condições atrás impostas pela legislação em vigor (D.L.34/2011) e as
condições do edifício, pretende-se encontrar uma solução técnica para instalação solar
fotovoltaica que constitua um sistema de produção de energia ligado á rede elétrica de
serviço público (RESP).
Assim, efetuou-se um dimensionamento da instalação solar fotovoltaica para o
edifício recorrendo-se ao programa Sunny Design. Este programa permite o
dimensionamento de sistemas fotovoltaicos de todas as potências em apenas 3 passos:
1. Definição do gerador fotovoltaico
a. Introdução do local de instalação
b. Tipo e o número de módulos
c. Orientação do gerador
2. Predefinição do tipo de inversor
a. Assistente de introdução para seleção em função de determinadas
características ou predefinição imediata do inversor.
3. Avaliação
a. Comprovação automática da configuração, identificação das
características de desempenho durante um ano de funcionamento
Para o edifício em estudo, recomenda-se a instalação de uma potência fotovoltaica
com ligação à rede de 20 kW (Escalão I).
O sistema será assim constituído por 96 módulos da “Rec Solar”, modelo PE (04/11)
com uma potência unitária de 230 Wp, originando um potência de pico de 22,08 kWp.
Os módulos serão montados na cobertura do telhado com uma inclinação de 30 ° e um
azimute de 0 °. [RecSolar, 2011]
53
Para ligação dos módulos sugere-se a instalação de dois inversores de 10kW, da marca
SMA modelo “Sunny Boy 10000TLRP”, [SMA Solar, 2011] assim, caso se pretenda
desativar um para manutenção ou verificação do sistema o outro poderá ficar em
funcionamento. As ligações do inversor serão feitas em três strings, compostas por 16
módulos.
5.1.2.2 Análise de produção e financeira do sistema
Sob as condições propostas para o sistema de miniprodução simuladas através do
Sunny Design, consegue-se saber que a produção média anual ronda os 31794,20
kWh/ano.
Da consulta de várias pesquisas de mercado com fornecedores, obtém-se um valor
médio de referência para a instalação de miniprodução (20 kW). O valor de referência será
de 60000/s Iva, incluindo todos os trabalhos e montagens de todos os equipamentos.
De seguida encontra-se uma tabela que apresenta resumidamente as principais
características do sistema proposto e a sua rentabilidade.
Tabela 5. 3 Descrição do Sistema Fotovoltaico
Modulos Rec Solar PE
Potência unit. (kWp) 230
Unidades 96
Inclinação 30 °
Potencia de pico (kWp) 22080
Produção Anual estimada (kwh) 31794,2
Valor Investimento s/ Iva (13%) (€) 60000
Valor Investimento c/ Iva (13%) (€) 67800
Valor Investimento c/ Iva (23%) (€) 73800
Decrescimo de 0,7 % por ano 0,993
Valor da tarifa (€) 0,25
Descrição do Sistema Fotovoltaico
54
Tabela 5. 4 Análise de produção e financeira do sistema de miniprodução
Anos Produção Anual (kWp) Receita Anual (€) Resultado Investimento (€)
1 31794,2 7948,55 -59851,45
2 31571,64 7892,91 -51958,54
3 31350,64 7837,66 -44120,88
4 31131,18 7782,80 -36338,08
5 30913,27 7728,32 -28609,77
6 30696,87 7674,22 -20935,55
7 30482,00 7620,50 -13315,05
8 30268,62 7567,16 -5747,89
9 30056,74 7514,19 1766,29
10 29846,34 7461,59 9227,88
11 29637,42 7409,35 16637,23
12 29429,96 7357,49 23994,72
13 29223,95 7305,99 31300,71
14 29019,38 7254,85 38555,55
15 28816,24 7204,06 45759,61
Analisando a produtividade do sistema, o valor do investimento, e a respetiva tarifa de
venda da energia, o sistema apresenta um tempo de retorno próximo de 8,7 anos.
Fig. 5. 6 Análise de pay-back da miniprodução ao longo do contrato de 15 anos
A instalação deste tipo de tecnologia apresenta ainda outra vantagem que provêm do
facto da cobertura dos painéis, que habitualmente é de vidro, ter que ser suficientemente
resistente para permitir que as células fotovoltaicas não sejam afetadas nem por alterações
significativas de temperatura nem por vibrações (som). Desta maneira, o revestimento de
uma superfície com este tipo de painéis resulta num isolamento térmico e acústico superior
55
a qualquer material no mercado que preencha as exigências para o mesmo fim. Acresce
que os painéis fotovoltaicos apresentam uma média de tempo de garantia na ordem dos 25
anos. [Correia Guedes]
5.1.2.3 Solução de ligação à rede da miniprodução
O edifício encontra-se ligado à rede de distribuição elétrica em Baixa Tensão, assim a
solução aconselhada, segundo as regras técnicas para a instalação da miniprodução no
edifício, será nos mesmos parâmetros (Baixa Tensão Monofásica).
Apresenta-se na Fig. 5.7 o esquema de ligação à rede em Baixa Tensão para o edifício.
Fig. 5. 7 Solução de ligação à rede em BT [Renováveis na hora, 2011]
5.2 Racionalização e Eficiência Energética
Após terem-se apresentado no Capítulo 3 as diferenças de funcionamento entre a
tecnologia LED e as restantes tecnologias. Será assim aconselhada a substituição das
tecnologias existentes no edifício por tecnologia LED.
Para o efeito é apresentado um estudo (Análise técnica/financeira da solução LED) do
qual resulta uma proposta para o edifício.
56
Tabela 5. 5 Análise técnica da tecnologia LED
LED asi. p/ T8-(66W) 16 20 320 475,2 1485 50000 33,67 107,62
LED asi. p/T8- (42W) 201 15 3015 4477,275 1485 50000 33,67 1.071,77
LED asi. p/ CFL(E27)-18W 168 6,5 1092 1621,62 1485 50000 33,67 408,96
LED asi. p/ Incand. 4 6,5 26 38,61 1485 50000 33,67 9,74
LED asi. p/ Proj. Halog. 8 40 320 475,2 1485 50000 33,67 109,70
LED 397 4773 7087,905 7425 1.707,79
SISTEMA ACTUAL 397 13762 20436,57 7425 4.399,50
Diferença -8989 -13348,67 2.691,71 -
Custo Anual
de Utilização
(€)
Utiliz.
(h/ano)
Tempo
Vida (h)
Duração
(anos)Tipologia Unid.
Potência
unid. (w)
Potência
Total (w)
Potência
Anual
(kWh)
No que respeita a substituição de tecnologia CFL (Compact Fluorescent Light), e
também de incandescente, a operação é direta, não sendo necessário nenhuma intervenção
adicional.
Relativamente à implementação da tecnologia para LED no edifício, será estabelecida
através da equivalência do fluxo luminoso das lâmpadas atualmente instaladas, para não
alterar as atuais condições de funcionamento das instalações, aliando este objetivo à
redução da potência consumida, e também ao prolongar do tempo de vida útil do
equipamento. Conseguem-se assim reduções nos encargos diretos (consumos) e indiretos
(manutenção).
A análise exposta na Fig. 5.8, permite apurar as vantagens económicas da tecnologia
LED e evidenciar as suas diferenças de encargos de utilização com as atualmente
instaladas no local.
Fig. 5. 8 Diferenças de encargos entre as diversas tecnologias e a equivalente a LED
57
Conforme se pode observar na Fig. 5.8, a totalidade dos encargos de utilização é
reduzida para cerca de metade.
Análise técnica/financeira da solução LED
Tendo em conta os valores de mercado, orçamentados para as respetivas intervenções,
e a duração média de cada lâmpada, é possível quantificar de forma idêntica à da
tecnologia atualmente instalada, Custo Anual de Utilização, e com base neste valor obter o
Tempo de Retorno de Investimento e a Poupança em 20 Anos, chegando assim aos valores
apresentados na Tabela 5.6 e na Fig 5.9.
Tabela 5. 6 Análise técnica/financeira da tecnologia LED
LED asi. p/ T8-(66W) 1807,2 10,4 anos 1669,14
LED asi. p/T8- (42W) 20128,14 13,2 anos 10319,5
LED asi. p/ CFL(E27)-18W 8106,00 10,4 anos 7546,18
LED asi. p/ Incandescente 193,00 3,8 anos 835,37
LED asi. p/ Proj. Halogenio 1780,56 11 anos 1449,74
TOTAL LED 32014,9 11,9 anos 21819,93
Tipologia Investimento (€) Tempo de Retorno Poupança em 20 anos
Fig. 5. 9 Tempo de retorno do investimento
58
O facto de uma lâmpada LED possuir uma vida útil de cerca de 50.000 horas de
utilização permite reduzir os encargos associados à manutenção, uma vez que haverá
redução da necessidade de substituir lâmpadas.
No entanto, o custo de fabrico de soluções em LED, bem como a cotação desta
tecnologia recente no mercado, fazem com que o Tempo de Retorno de Investimento seja
ainda consideravelmente elevado. No entanto fica a ressalva que futuramente será a
tecnologia de iluminação mais usada nos edifícios e industria.
59
6 Conclusões
O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de uma metodologia para análise
energética em edifícios, que pudesse ser utilizada durante a realização de auditorias
energéticas naquele sector.
O interface da metodologia com o utilizador envolve um diagrama global onde é possível
verificar as ligações existentes entre cada subsistema considerado, bem como o tipo de dados
que é necessário inserir para posterior tratamento.
O menu índice está dividido em quatro submenus: Comportamento Térmico do Edifício,
Consumos, Iluminação e Energias Renováveis, correspondendo à subdivisão do edifício
segundo o comportamento térmico das instalações, as condições de utilização de energia,
desempenho e eficiência energética e incorporação de sistemas de energia renováveis.
O submenu Comportamento Térmico do Edifício envolve: localização, forma e
orientação do edifício e as características da envolvente. Este submenu permite obter dados
relativos a perdas e ganhos de energia sob a forma de tabela e gráfica.
O submenu referente aos consumos de energia está subdividido em: eletricidade, gás e
outros combustíveis e resultados. Está prevista a introdução de dados de consumo respeitantes
a 3 anos. Os resultados obtidos, quer sob a forma de tabela quer gráfica, contemplam
consumos mensais e anuais das diversas formas de energia consumidas no edifício, repartição
dos consumos anuais por forma de energia e ainda repartição dos valores anuais de emissões
de CO2 por forma de energia.
O submenu iluminação contempla as tecnologias existentes e as tecnologias mais
eficientes existentes presentemente no mercado. No entanto, é possível considerar qualquer
tecnologia para substituição. Da comparação entre as tecnologias existentes e as mais
eficientes, resultarão gráficos com os encargos anuais e tempos de vida das várias tecnologias.
A integração de energias renováveis em edifícios está contemplada no submenu Energias
Renováveis, subdividido em águas quentes sanitárias e miniprodução, podendo,
adicionalmente incluir-se a microgeração. A partir deste submenu, é possível obter a análise
económica dos sistemas solares térmico e fotovoltaico a instalar, no caso analisado, num
edifício. O software Solterm é usado na análise dos sistema solar térmico, enquanto para a
análise do sistema fotovoltaico é usado o software SunnyDesign.
60
A metodologia desenvolvida foi aplicada/utilizada durante a realização de uma auditoria
energética, pela empresa Wattmondego, a um edifício de serviços, com uma área de
aproximadamente 2750 m2, localizado no concelho de Coimbra.
Os principais resultados obtidos durante a caracterização energética, são apresentados no
capítulo quatro.
Uma vez que se pretende que a metodologia desenvolvida auxilie na elaboração do
Relatório da Auditoria, foi apresentada no capítulo cinco a avaliação técnico económica das
oportunidades de racionalização de consumos identificadas durante a auditoria energética.
De acordo com os utilizadores da metodologia na realização da auditoria energética ao
edifício de serviços, esta revelou-se bastante eficaz. Permitiu, de uma forma simples e rápida,
a recolha de todos os dados necessários, produzindo e apresentando os resultados numa
configuração que facilmente pode ser usada na elaboração do Relatório.
Foi identificada a ausência de um submenu para recolha de consumos de água, tendo,
neste momento, já sido incluído, uma vez que a metodologia permite, facilmente, a inclusão
de novas funcionalidades.
A metodologia desenvolvida pode facilmente ser adaptada para a análise energética no
sector industrial. A sua aplicação a este setor está dependente das solicitações à empresa
Wattmondego, esperando-se ser possível que tal venha a ocorrer brevemente.
A metodologia deverá ser revista/atualizada de modo a contemplar dados de
monitorizações das instalações elétricas (quadro geral, quadros parciais, grandes
consumidores, etc) e permitir o traçado dos respetivos diagramas de carga.
61
Referências
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Comportamento Térmico dos Edifícios”, Diário da República, I Série-A. Nº67, pp. 2416-2468.
[Decreto-Lei n.º 80/2006] – DL80/2006 de 4 de Abril, Regulamento dos Sistemas Energéticos e de
Climatização dos Edifícios”, Diário da República, I Série-A. Nº67, pp. 2468-2513.
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energética Diário da República, I Série-A. Nº 72, pp.2341.
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