SOLUÇÕES COM A TECNOLOGIA ISOMAX PARA A SEGURANÇA ENERGÉTICA DO BRASIL. Parte 1

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1 SISTEMA DE CLIMATIZAÇÃO NATURAL SOLUÇÕES COM A TECNOLOGIA ISOMAX PARA A SEGURANÇA ENERGÉTICA DO BRASIL Parte 1 1

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3 SUMÁRIO APRESENTAÇÃO PARTE 1 p. 3 CRISE ENERGÉTICA p. 5 CUSTO DA ENERGIA ELÉTRICA p. 5 O CONSUMO ENERGÉTICO p. 6 INSTALAÇÕES DE AR CONDICIONANDO p. 8 TECNOLOGIA ISOMAX DE CLIMATIZAÇÃO p. 11 ELEMENTOS CONSTITUINTES DO SISTEMA p. 16 HOSPITAL DÓRIO SILVA p. 17 CUSTO-BENEFÍCIO p. 18 CONCLUSÃO p. 18 RESPONSÁVEIS p. 19 4

4 CRISE ENERGÉTICA Com o volume dos reservatórios das hidrelétricas abaixo do nível esperado, devido a falta de chuvas, além da escassez de gás natural no País e a crescente necessidade por mais energia para evitar um desabastecimento no setor, durante as últimas semanas a crise energética virou um assunto político. O governo, temendo perder popularidade, nega de público a possibilidade de racionamento. Por outro lado a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) publicou relatório onde dá sinal verde para apenas MW em O volume de energia considerado sem restrições para implementação é 40% menor que os 4.028,1 MW que entraram em operação em 2008 e 23% menor que os MW previstos pelo Programa de Aceleração do Crescimento (PAC) para este ano, são claras evidencias da falta de investimentos em infra-estrutura no país e as conseqüências que esta situação pode gerar, no bolso do cidadão. CUSTO DA ENERGIA ELÉTRICA Segundo o PROCEL (2007), nos últimos anos, o quadro sócio-econômico brasileiro tem apresentado um grande crescimento da demanda de energia elétrica, exigindo uma expansão da potência elétrica instalada a curto e médio prazo, além da adoção de medidas que permitam a conservação de energia. A Tabela 1 detalha o perfil do consumo de energia elétrica geral no Brasil. Percebe-se que o setor de economia industrial é o maior consumidor de energia, respondendo por 42% do consumo total. O setor de análise do trabalho, que é o comercial responde por 15% do consumo de energia elétrica do país. Setor Consumo (%) Rural 15 Comercial e Residencial 43 Industrial 42 Fonte: PROCEL, Tabela 1 Consumo de energia elétrica por setor. 5

5 O CONSUMO ENERGÉTICO Sabe-se que 48% da energia gasta no setor comercial é devido aos equipamentos condicionadores de ar, mostrando que o grande vilão do consumo de energia são os sistemas de condicionamento de ar. Dessa parcela, o motor responsável pelo acionamento do compressor consome cerca de 90% da energia do equipamento e o seu restante é utilizado pelo ventilador. Em sua maioria, os equipamentos condicionadores de ar têm valores aproximados de consumo. Para uma mesma carga térmica, o consumo varia de acordo com o tipo de compressor e refrigerante usados para a mesma capacidade de refrigeração. Devido ao crescente problema energético, o PROCEL recomenda uma análise do desempenho térmico das edificações, com objetivo de reduzir sua carga térmica a um valor mínimo. Os fatores mais importantes que influenciam no consumo da energia é a escolha do equipamento de menor consumo, onde devemos ter em conta os seguintes fatores: -Procurar usar temperaturas ambientes de 24ºC; -Dimensionar corretamente o sistema; -Realizar mudanças estruturais que diminuam a carga térmica do sistema. 6

6 No entanto, para um bom desempenho do sistema de condicionamento de ar é necessário adotar alguns cuidados para o equipamento já instalado, tais como: -Verificar o bloqueio das grades de ventilação; -Limpar e trocar filtros de ar periodicamente, para que não prejudiquem a circulação doar que força o aparelho a trabalhar mais; -Ajustar e alinhar correias e polias dos ventiladores; -Através da manutenção periódica no sistema, eliminar vazamentos, limpando janelas e torres de refrigeração e equipamento central; -Usar acionamentos elétricos (inversor de freqüência) para controlar a velocidade do motor do equipamento; -Evitar cortinas, armários e caixas nas casas de máquinas, dificultando a circulação de ar, o que acarreta num aumento de 10% de consumo de energia; -Evitar infiltração e exfiltração através de portas e janelas abertas; -Dimensionar iluminação adequada para não gerar muito calor no ambiente; -Equipamento condicionador em local fresco, sem presença de motores e lâmpadas,com livre circulação de ar; -Usar sistemas inteligentes que desativem o condicionamento em ambientes desocupados. Como calcular o custo mensal de um equipamento em meu orçamento doméstico? (Tabela 2) Antes de mais nada, é preciso conhecer a potência do equipamento. Procure no manual do fabricante esta informação. Em seguida, faça o cálculo da seguinte forma: Potência do Equipamento W x Número de horas utilizadas x Número de dias de uso mês, dividido por 1000 para achar o valor em Reais multiplique o consumo médio mensal em kwh pelo valor da tarifa cobrada pela concessionária local. Exemplo de um Apartamento de 2 quartos com aparelhos de BTU. Custo mês: 2 x 174 x R$ 0, (Escelsa Vila Velha ES) = R$ 156,00 + R$ 54,00 (Chuveiro) = R$ 210,00 Aparelhos Elétricos Potência Média Dias estimados Média Consumo Médio Watts Uso/Mês Utilização/Dia Mensal(Kwh) AR-CONDICIONADO BTU h 120 AR-CONDICIONADO BTU h 162 AR-CONDICIONADO BTU h 174 AR-CONDICIONADO BTU h 240 AR-CONDICIONADO BTU h 252 CHUVEIRO ELÉTRICO h 120 Tabela 2- Custo mensal de um equipamento em um orçamento doméstico. 7

7 INSTALAÇÕES DE AR CONDICIONANDO O princípio de funcionamento dos sistemas de ar condicionado é o mesmo que o da geladeira. Ambos são compostos por compressor e condensador (partes ruidosas do equipamento) e também pelo evaporador (silencioso). Os sistemas dividem-se em duas modalidades de expansão do ar frio. Os de expansão direta são aqueles em que o gás refrigerante é o responsável pelo resfriamento do ar injetado no ambiente, como ocorre nos aparelhos de janela e nos equipamentos do tipo split. Os de expansão indireta são aqueles em que o gás refrigerante resfria a água que circula pelo sistema, sendo esta a responsável pelo resfriamento do ar. Esse é o funcionamento das centrais de água gelada. Independentemente da opção feita, o bom ar- condicionado é aquele que promove o conforto térmico, passando despercebido. A seguir, apresentamos o resumo da planilha orçamentária da Reforma e Ampliação do Aeroporto Santos Dumont, Rio de Janeiro / RJ, subsidiado pela INFRAERO e o Novo Hospital Dório Silva, Serra / ES, da SESA Secretaria de Saúde do Governo do Estado do Espírito Santo, destacando apenas os itens de instalações em geral. 8

8 A E RO P O R T O S A N T O S D U M O N T 01 PROJETOS EXECUTIVOS ,40 02 SERVIÇOS PRELIMINARES ,16 03 FUNDAÇÕES E ESTRUTURAS ,44 04 ARQUITETURA E PAISAGISMO ,21 05 PAVIMENTAÇÃO E INFRAESTRUTURA ,09 06 INSTALAÇÕES 0601 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS , INSTALAÇÕES ELÉTRICAS/ ELETRÔNICAS , INSTALAÇÕES MECÂNICAS , AR CONDICIONADO - 35% , ESCADAS E ESTEIRAS ROLANTES - 57% , ELEVADORES E PORTAS AUTOMÁTICAS - 8% , INSTALAÇÕES PREVENÇÃO COMBATE ,48 INCÊNDIO Observa-se que o valor total de instalações de ar condicionado R$ ,81 equivale a 17%do total de instalações gerais e 7%do Total da Obra. T O T A L D E I N S T A L A Ç Õ E S ,30 AR CONDICIONADO - 17% TOTAL GERAL DA OBRA ,60 AR CONDICIONADO - 7% 9

9 H O S P I T A L D Ó R I O S I L V A 01 PROJETOS EXECUTIVOS ,96 02 SERVIÇOS PRELIMINARES ,22 03 FUNDAÇÕES E ESTRUTURAS ,67 04 ARQUITETURA E PAISAGISMO ,12 05 PAVIMENTAÇÃO E INFRAESTRUTURA ,53 06 INSTALAÇÕES 0601 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS , INSTALAÇÕES ELÉTRICAS/ ELETRÔNICAS , INSTALAÇÕES MECÂNICAS , AR CONDICIONADO - 86% , ELEVADORES - 14% , INSTALAÇÕES PREVENÇÃO COMBATE ,85 INCÊNDIO e OUTRAS 07 ENXOVAL, EQUIPAMENTOS NACIONAIS E IMPORTADOS ,01 Observa-se que o valor total de instalações de ar condicionado R$ ,12 equivale a 16%do total de instalações gerais e 5%do Total da Obra. T O T A L D E I N S T A L A Ç Õ E S ,30 AR CONDICIONADO - 16% TOTAL GERAL DA OBRA ,80 AR CONDICIONADO - 5% 10

10 TECNOLOGIA ISOMAX DE CLIMATIZAÇÃO Hoje em dia, fazemos uso de uma grande porcentagem do total de energia consumida em edificações com sistemas para resfriamento ou calefação destas. Um luxo difícil de justificar considerando que existem alternativas economicamente interessantes e que também respeitam o meio ambiente. Apesar dos esforços realizados para o uso de energias renováveis, o investimento inicial necessário para produção e instalação dos sistemas de energia solar, como painéis fotovoltaicos ou moinhos de vento ainda resultam muito dispendiosos quando se compara com a economia energética prevista. dependendo de cada zona climática. Esse fenômeno se percebe ao tocar o solo fresco recentemente escavado. Se pudéssemos transferir essa temperatura, digamos que com +16ºC, do solo fresco para as superfícies externas dos edifícios, que normalmente encontram-se com temperaturas mais reduzidas ou mais elevadas, criaríamos uma barreira térmica (TB), que contribuiria para climatizar o ambiente interno das edificações, e o consumo de energia do edifício para climatização dos ambientes só dependeria da troca de calor entre o interior da edificação e a barreira térmica (figura 1). Neste sentido, apresentamos uma tecnologia de construção, para climatização de edifícios, que utiliza o intercâmbio térmico com a superfície terrestre, localizada embaixo do edifício, como meio de armazenamento, e a energia solar como fonte desta energia. Esta tecnologia requerpouquíssimo consumo de energia e oferece às gerações futuras, envolvidas com a preservação da natureza e a defesa do meio ambiente, uma nova via. A utilização desta tecnologia, de custo reduzido, funcionamento simplificado e sem a emissão de gases que contribuem para o aquecimento global, se apresenta como caminho econômico alternativo de aproveitamento do potencial de armazenamento de calor do solo próximo à construção, juntamente com a energia solar. Este sistema é denominado de Terra-Sol. Esta tecnologia de construção já vem sendo implantada em diversos países do mundo como Alemanha, Luxemburgo, Bélgica, Espanha, Japão, França, Suíça, EUA, Malásia, Polônia, China, Emirados Árabes e Índia. Sabe-se que no Brasil a aproximadamente 3 metros de profundidade no solo, a temperatura se mantém constante entre +11ºC e +16ºC, 11

11 E como transferir essa temperatura do solo para as superfícies externas? Abaixo da estrutura da edificação, aproximadamente a 60 centímetros de profundidade, colocam-se tubos por onde circula água. Esta água incorpora a temperatura do solo e é bombeada para as paredes externas do edifício e depois de circular, a água volta à base da construção. Ao se construir um edifício e cobrir a sua base, o fluxo de calor proveniente do interior da terra se acumula abaixo da base do solo. Em regiões frias, as temperaturas aumentam até que se chegue a um equilíbrio com o fluxo de calor que escapa pelas laterais do edifício. Este aumento depende, entre outros fatores, da profundidade da construção e da superfície da planta do edifício. Se a temperatura aumentar 2ºC, a temperatura da barreira térmica passaria a +18ºC(figuras 2 e 3). Delta T = (+22 ºC) (+18ºC) = +4ºC É recomendável diminuir esta diferença de temperatura até atingir uma temperatura interior agradável (cerca de +22ºC), prescindindo assim de uma alimentação energé- tica, sendo que se pode tomar como fonte energética nesse caso a energia solar disponível de forma gratuita. 12

12 Em locais de clima frio, por exemplo, pode-se aproveitar este potencial da energia do sol com resultados muito eficazes. A radiação solar em algumas regiões do Brasil está em torno de kwh/m²/a. Além disso, vale lembrar que não só os telhados horizontais ou inclinados serviriam para a captação, mas também as superfícies de paredes verticais como as laterais dos edifícios. Com o sol dispomos de uma fonte de energia que nos permite climatizar edifícios de maneira quase ilimitada. A questão limita-se ao controle da absorção, translado e armazenamento da energia. Com o solo temos um meio para armazenar o calor do sol. Embaixo do telhado, exatamente entreotelhadoeoisolamentotérmicocirculaumsistemade tubos de polipropileno que suporta temperaturas de até +80ºC. Quando a temperatura é elevada a água é transportada para uma região central de armazenamento abaixo das fundações da edificação formando o circuito quente. Quando esta temperatura é mais amena ela vai a regiões mais periféricas embaixo da construção (ver Elementos Constituintes do Sistema figura 6). Desde a parte superior da construção o calor é transmitido para a terra, onde se armazena para diminuir a possibilidade de perdas de calor. Ao redor da edificação a aproximadamente 3 metros de profundidade encontram-se tubos que formam o circuito frio com temperaturas entre +11ºC e +16ºC para climatizar as paredes exteriores no verão. Em várias medições realizadas em edifícios que utilizam a tecnologia Terra-Sol, se demonstra que a temperaturadaáguacontidanostubosdabase,antesdeser bombeada para a superfície externa, encontra-se próxima à temperatura da terra debaixo do piso. Além disso, após décadas de uso deste sistema, comprovou-se que a superfície do telhado de um edifício como superfície de absorção dispõe de mais energia que o necessário. Na maioria dos casos se coloca na zona central do edifício um armazenador central isolado, diferenciado do restante da área de armazenamento. Com ele a temperatura da água chega a +35ºC, que é utilizada para préaquecimento da água para chuveiros, por exemplo. Os tubos da barreira térmica que no inverno são utilizados para impedir a perda de calor nos ambientes no verão é utilizado para amenizar o calor. 13

13 Com respeito à velocidade de variação de temperatura dentro dos ambientes, tendo em vista a necessidade de climatização imediata, exigência do estilo de vida moderno, propõe-se a troca do ar circulante. Com esse fim, introduz-se um elemento de agilização na forma de uma ventilação especial. O sistema Terra-Sol prevê a instalação de um dispositivo formado por dois tubos coaxiais de aço inoxidável, um dentro do outro. No tubo externo circula o ar que entra na edificação e no tubo interno circula o ar expelido (figura 4). Este sistema de tubos é colocado embaixo do solo. Por meio deste sistema torna-se possível recuperar até 98%da energia que se perderia. Além disso, a energia da terra envolta no tubo exterior é absorvida pelo ar de entrada o que representa uma eficiência energética adicional. O armazenamento central de água quente no subsolo (figura 5), que mantém a água aquecida pelo sol, incidente nos telhados, consiste num recipiente térmico central localizado abaixo do solo, para que não haja perdas significativas de calor mesmo em longos períodos de armazenamento. 14

14 O gráficos 1 e 2 mostram uma série de medições ao longo de 4 anos das temperaturas externas e internas em uma casa residencial. Esta construção foi edificada em 1995, em Luxemburgo, com paredes de concreto leve de 15 cm de espessura, e isolamentos nas faces interiores e exteriores das paredes, com 7,5 cm de espessura, tendo a construção uma área útil de 175 m². Observa-se pelo gráfico 2 que o sistema garante temperaturas agradáveis constantes após o 2º ano. 15

15 ELEMENTOS CONSTITUINTES DO SISTEMA Item1-Elementodetelhado:compõea barreira térmica. Possui tubos para absorção de calor e barreira térmica; Item 2 - Elemento pré-moldado de parede: elemento que compõe a barreira térmica por meio de superfícies de material isolante e núcleo de concreto ou argamassa com tubos de polipropileno embutidos; Item 3 Elemento termo-modernizado de parede: sistema de acoplamento de material isolante numa estrutura de alvenaria anteriormente existente; Item 4 - Elemento de piso: permite juntamente com os elementos já citados, o isolamento do edifício do meio exterior. 16

16 CLIMATIZAÇÃO NATURAL NO HOSPITAL DÓRIO SILVA Simulando a implantação do sistema de climatização natural no Hospital Dório Silva, considerando abrangência nos mesmos locais previstos no projeto atual, apresenta a seguinte proposta orçamentária: Total de Material= ,70 Total de Serviços= ,00 TOTAL GERAL = ,70 Considerando 1 Euro = R$ 2,90 O valor da Proposta em Real será: R$ ,03 Observa-se que o valor total de instalações de ar condicionado usando a tecnologia ISOMAX é R$ ,03 que equivale a 13% do total de instalações gerais e 3,9%doTotaldaObra. NOTAS: - Orçamento recebido da ISOMAX em 12/04/09; - Com base nos dados transmitidos, de temperaturas mínima e máxima de Vitória ES, Brasil, nos dados da temperatura do solo, com a profundidade de dois metros, e após uma cuidadosa consideração e consulta com os membros do Parlamento Europeu e com os especialistas do TSW (Terrasol- Grêmio Científico Internacional), recomendamos para a climatização do projeto DÓRIO SILVA o uso do ISOMAX-Stainless Steel Duct-em-Duct, sistema de tubos coaxiais contracorrente, (em combinação com sistemas convencionais de aquecimento de água nos casos em que isto seja demandado em projeto) em combinação compequenasbombasdecalorar-águaparaoaquecimentodoaremdiasfrios e aquecimento da água; - A Barreira Térmica ISOMAX nas paredes e o sistema de absorção de energia solar (PP- tubos de polipropileno) no telhado não são necessárias nestas condições termo-climáticas favoráveis; - Considerou-se como premissa um volume total de m³ para as edificações,sendoqueestevolumeserátrocadoacadahora,24horaspordia. Novo Hospital Dório Silva 17

17 CUSTO-BENEFÍCIO A implantação da tecnologia ISOMAX nos empreendimentos da Construção Civil no Brasil, não atinge 4%do custo total previsto na execução das obras. A economia de energia elétrica na utilização desta tecnologia é incalculável. O uso de energia solar juntamente com a energia geotérmica próxima a superfície da edificação une de forma surpreendentemente simples as vantagens de ambos os procedimentos: técnica solar e aproveitamento do calor terrestre. Muitos dos exemplos aplicados para várias zonas climáticas demonstram a eficácia deste sistema que resulta muito econômico tanto do ponto de vista de produção quanto de custos de manutenção. As experiências acumuladas tornam possível uma intervenção técnica que respeita o meio ambiente e é viável economicamente. CONCLUSÕES Provavelmente o mais importante resultado é a constatação de que, se a sociedade brasileira terá de investir ainda mais intensamente do que já o faz em energias renováveis, deverá também em estudos para utilizá-las com propriedade. O consumo médio de uma residência uni familiar apresenta um custo mensal de energia elétrica, superior a R$ 200,00. Mas, o MEIO AMBIENTE também sofre conseqüências drásticas durante este consumo, pois, em cada 1 KWh de energia elétrica utilizada, é emanado 0,45 Kg de CO2 na atmosfera. A Fundação COPPE / UFRJ apresenta no site um trabalho recente, com a participação de 08 profissionais especializados, que visam salientar a população em geral e suas autoridades governamentais, sobre as Mudanças Climáticas e Segurança Energética no Brasil, onde as fontes renováveis de energia representam, de um lado, uma alternativa para a mitigação da mudança do clima global. De outro, por serem dependentes das condições climáticas, estão potencialmente sujeitas a impactos do próprio fenômeno que pretendem evitar. Este estudo examina justamente a interação entre mudança climática e fontes renováveis de energia. O Protocolo de Kyotoé um acordo internacional para reduzir as emissões de gases-estufa dos países industrializados e para garantir um modelo de desenvolvimento limpo aos países em desenvolvimento. O documento prevê que, entre 2008 e 2012, os países desenvolvidos reduzam suas emissões em 5,2% em relação aos níveis medidos em A tecnologia ISOMAX está sendo um dos maiores aliados dos países Europeus para o cumprimento deste acordo e é a oportunidade do Brasil em começar a fazer sua parte. 18

18 SISTEMA DE CLIMATIZAÇÃO NATURAL SOLUÇÕES COM A TECNOLOGIA ISOMAX PARA A SEGURANÇA ENERGÉTICA DO BRASIL OBRIGADO PELA ATENÇÃO.