A CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM HOTÉIS

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1 A CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM HOTÉIS C. Laia 1 e J. Alves e Sousa 2 Este trabalho faz uma análise da actual situação energética nos hotéis em Portugal, baseada em auditorias energéticas efectuadas a hotéis de 3, 4 e 5 estrelas nos últimos 10 anos. Após uma referência à necessidade de auditar os sistemas energéticos, segue-se a caracterização do consumo de energia nas unidades hoteleiras em Portugal. Finalmente são referidas as principais medidas de utilização racional de energia em hotéis e edifícios em geral, desde as medidas simples, de baixo investimento, a outras de maior investimento que implicam um estudo detalhado de viabilidade económica, como a instalação de sistemas de cogeração ou de acumulação de gelo nas horas de vazio em que o custo da energia eléctrica é mais baixo, possibilitando a optimização do consumo de energia eléctrica. 1. INTRODUÇÃO A hotelaria é um dos sectores mais dinâmicos no sector dos serviços e um dos que registou maior evolução e expansão nas últimas décadas. O turismo é a indústria mais importante a nível mundial, quer em termos de número de trabalhadores, quer em termos de volume de negócios, sendo maior do que o PIB de qualquer país, com excepção dos EUA. Estima-se que o turismo emprega, em todo o mundo, um em quinze trabalhadores. Relativamente ao consumo de energia em hotéis, factores como o desafio que representa o aumento da competitividade, a importância da redução de custos e a crescente sensibilização para os problemas ambientais, combinam-se todos para criar condições favoráveis à optimização dos recursos energéticos e à introdução de tecnologias utilizadoras de energias renováveis. A importância da utilização racional de energia é ainda reforçada pelo facto de que a seguir aos encargos com o pessoal, os custos associados ao consumo de energia encontram-se entre os maiores nos custos de exploração das unidades hoteleiras. O plano de reconversão energética, que normalmente se segue a uma auditoria de energia, resulta do estudo sobre as medidas mais adequadas para o hotel que se está a considerar, e é em geral enquadrado por sistemas de incentivos à utilização racional de energia, que apoiam financeiramente projectos na construção de novos edifícios energeticamente eficientes, na instalação de novos sistemas de climatização com melhores desempenhos energéticos, na recuperação de edifícios para a respectiva reconversão energética, ou ainda na instalação de sistemas de cogeração. 1 - CCE, Centro para a Conservação de Energia, 2720 Alfragide, Portugal; 2 - UMa, Universidade da Madeira, 9000 Funchal, Portugal. 1

2 2. NECESSIDADE DE AUDITAR O SISTEMA ENERGÉTICO A auditoria energética é uma fase fundamental de um processo de gestão de energia em edifícios existentes. Nesse processo, esta fase situa-se após o levantamento energético e antecede o Plano de Racionalização do Consumo de Energia (PRCE). O objectivo de uma Auditoria Energética consiste em conhecer as condições de utilização da energia na instalação, propor medidas com vista a melhorar e racionalizar o uso da energia e ainda analisar a viabilidade das mesmas. Uma auditoria energética consiste no levantamento de todos os aspectos relacionados com o uso da energia. Para além da caracterização dos fluxos energéticos e das questões técnicas em geral, devem ser analisados os aspectos administrativos, estatísticos, os comportamentos e a organização. É muito importante estabelecer uma metodologia antes da realização da auditoria, de acordo com os meios disponíveis para o efeito. A metodologia proposta para a realização de uma auditoria energética encontra-se ilustrada na figura seguinte. AUDITORIA ENERGÉTICA Visita Prévia Contabilidade Energética Intervenção no Local Identificação de Oportunidades de URE Tratamento de Dados Cruzamento de Dados Definição e Análise de Medidas de URE Elaboração do Relatório Fig 1 - Metodologia para a realização de uma auditoria energética 2

3 A primeira fase consiste na visita prévia, que tem por objectivo recolher dados necessários às fases seguintes e permitir planear a auditoria. A visita prévia é constituída por: reunião com responsáveis pela utilização do edifício; obtenção de facturas de energia, plantas e alçados, projectos, dados de ocupação, informação de equipamentos instalados, eventuais auditorias ou plano de racionalização realizados; visita da instalação. Normalmente, o gestor de energia já conhece o edifício pelo que esta fase torna-se simples. A disponibilização da informação requerida irá permitir iniciar a contabilidade energética. Nesta fase, serão calculados os consumos e custos globais por fonte de energia, e a sua evolução nos últimos anos. O tratamento será mais pormenorizado para o ano de referência. As principais fontes de dados a utilizar nesta fase são as facturas e os registos efectuados (de contadores, caudais ou níveis). Deverá ser então planeada a auditoria no respeitante ao tempo, à constituição da equipa e aos instrumentos a utilizar. A intervenção no local constitui o trabalho de campo destinado a caracterizar as condições de utilização da energia, monitorizar as instalações e sistemas, e obter o máximo de informação complementar à reunida anteriormente. Deverão ser caracterizados os seguintes aspectos: infraestruturas: envolvente do edifício, rede térmica (condições de combustão na produção de vapor e água quente, medição do COP dos chiller s, rede de distribuição de energia térmica), rede eléctrica (alimentação, distribuição dos circuitos, correcção do factor de potência); utilizações finais: aquecimento, ventilação e ar condicionado (medição das condições de conforto, tipo de controlo), águas quentes sanitárias, iluminação (medição dos níveis de iluminação, utilização da luz natural), serviço de refeições ou cozinha, outras utilizações finais consoante a actividade desenvolvida no edifício. A instrumentação necessária à intervenção no local é a seguinte: analisador de grandezas eléctricas (com pinças amperimétricas), analisador de gases de combustão, luxímetro, analisador de climas interiores para conforto térmico, medidores de temperatura de contacto e de fluídos. Analisadores da qualidade do ar e equipamentos de termografia por infravermelhos são de grande utilidade mas o seu elevado custo limita o seu uso. Segue-se o tratamento de dados, em que toda a informação recolhida nas fases anteriores é processada. Esta informação inclui inventários da actividade desenvolvida no edifício, medições, observações e inquirições efectuadas durante a intervenção no local, e ainda informação técnica dos equipamentos existentes ou a instalar. O cruzamento de dados consiste na comparação dos dados obtidos, nomeadamente dos consumos específicos e outros indicadores energéticos, com valores existentes em bibliografia. A identificação de oportunidades de Utilização Racional de Energia (URE) deverá verificar-se no decorrer das fases de intervenção no local, tratamento e cruzamento de dados. Segue-se a definição e análise de medidas de URE, em que são analisadas técnica e economicamente as medidas correspondentes às oportunidades de racionalização de energia identificadas. 3

4 A última fase consiste na elaboração do relatório da auditoria. Com as medidas propostas e com base na análise económica é elaborado o PRCE. Consumos específicos e elementos determinantes do consumo de energia O consumo específico é o consumo de energia por serviço prestado ou por outro elemento que determine o consumo de energia. Nos edifícios, é normalmente difícil definir um único elemento determinante, pelo que é usual o recurso a vários elementos. O quadro seguinte apresenta possíveis elementos determinantes a considerar para o estabelecimento de consumos específico. Tipo de edifício Todos Edifícios de escritórios, edifícios administrativos, centros comerciais, etc. Restaurantes, refeitórios e cantinas Hotéis Estabelecimentos de saúde Ensino Lavandarias Elemento determinante do consumo de energia Área Número de ocupantes permanentes e/ou funcionários Número de refeições servidas Número de dormidas; número de quartos ocupados Número de dias de internamento, número de doentes tratados Número de alunos Kg de roupa lavada Estes consumos específicos não deverão ser encarados como indicadores da medida exacta da eficiência energética de um edifício. No entanto, as comparações com outros edifícios semelhantes são possíveis. Por outro lado, estes consumos permitem sempre verificar a evolução ao longo do tempo, podendo assim ser a grandeza utilizada para o acompanhamento e monitorização das medidas adoptadas. Para além dos consumos globais do edifício, poderão ser ainda utilizados consumos específicos por equipamento. Serviço ou utilização final Elemento determinante Cozinha Número de refeições servidas Lavandaria Kg de roupa lavada AVAC m² Iluminação m² 3. O CONSUMO DE ENERGIA NAS UNIDADES HOTELEIRAS Têm sido realizados nos últimos anos em Portugal vários programas de auditorias energéticas abrangendo o sector da hotelaria, prevendo-se num futuro próximo que outros possam ainda ocorrer. Estes estudos permitem caracterizar os consumos de energia, quer por forma de energia, quer por utilização final, tarefa essencial para o estabelecimento de qualquer plano de acção que vise a racionalização energética do sector. Geralmente a metodologia adoptada é a realização de um inquérito à totalidade ou a grande parte da das unidades hoteleiras que constituem a amostra, seguido da realização de auditorias energéticas, mais ou menos detalhadas, a um número mais restrito dessa amostra. Um primeiro estudo intitulado Caracterização Energética do Sector dos Serviços [1], realizado em 1994, apresenta os consumos subdivididos em dois grupos: hotéis de 4 e 5 estrelas e hotéis de 3 e menos estrelas. Quanto aos hotéis de 4 e 5 estrelas, aos quais foram realizados 19 inquéritos e 6 auditorias energéticas, apresentavam um consumo de energia de 4

5 280 kwh/m².ano, com uma distribuição percentual por forma de energia de acordo com a figura 2. Hotéis de 4 e 5 estrelas Electricidade 42% Combustíveis Líquidos 46% Combustíveis gasosos 12% Fig 2. Consumo por forma de energia dos hotéis de 4 e 5 estrelas, 1994 [1]. Pode-se observar o grande peso relativo da electricidade na estrutura dos consumos, contribuindo decisivamente para os elevados custos energéticos destas unidades. Os combustíveis gasosos, ainda com uma fraca penetração neste mercado, referem-se essencialmente ao gás propano e gás butano, geralmente designados por GPL (gases de petróleo liquefeitos), e ao gás de cidade para a zona de Lisboa. Os combustíveis líquidos dizem respeito sobretudo ao fuelóleo, sendo ainda de considerar uma pequena percentagem de gasóleo. A queima de combustíveis líquidos derivados do petróleo, relativamente à queima de combustíveis gasosos, resulta numa produção de elevadas emissões poluentes para a atmosfera e num custo maior de manutenção e operação dos equipamentos. Contudo, o seu preço ainda é inferior aos dos combustíveis gasosos. Hotéis de 4 e 5 estrelas Outros 38% Aquecimento ambiente 20% Arrefecimento 9% Águas Quentes Sanitárias 24% Iluminação 9% Fig 3. Consumo por utilização final nos hotéis de 4 e 5 estrelas [1]. Relativamente ao consumo por utilização final, isto é, onde a energia é efectivamente gasta, a sua desagregação é apresentada na figura 3 acima. Como primeira nota, deve-se esclarecer que a energia utilizada pela ventilação, quando associada ao aquecimento ou arrefecimento ambiente é considerada, neste estudo, incluída nestes grupos. Só aquela que é independente do aquecimento e do arrefecimento é que poderá aparecer em separado. Constata-se o elevado consumo em AQS (águas quentes sanitárias) e também do grupo designado por outros, onde se inclui piscinas aquecidas (ou não), exteriores ou interiores, lavandarias, cozinhas, equipamento de elevação, etc.. Quanto aos hotéis de 3 e menos estrelas, o mesmo estudo apresenta os resultados representados nas figuras 4 e 5, sendo obtidos através da realização de 38 inquéritos e 4 auditorias energéticas. O consumo médio observado destas unidades foi de 145 kwh/m².ano, significativamente inferior ao valor acima referido para os hotéis de 4 e 5 estrelas. 5

6 Hotéis de 3 e menos estrelas Electricidade 44% Combustíveis Líquidos 36% Combustíveis gasosos 20% Fig 4. Consumo por forma de energia dos hotéis de 3 e menos estrelas, 1994 [1]. A estrutura de consumos por forma de energia é relativamente semelhante à dos hotéis de 4 e 5 estrelas, assinalando-se apenas uma penetração superior dos combustíveis gasosos. Hotéis de 3 e menos estrelas Outros 22% Aquecimento ambiente 32% AQS 16% Iluminação 14% Ventilação 4% Arrefecimento 12% Fig 5. Consumo por utilização final nos hotéis de 3 e menos estrelas [1]. Nos hotéis de 3 e menos estrelas, a ventilação independente do conforto térmico já tem uma expressão significativa, registando-se o menor peso relativo das AQS e dos outros. Este estudo concluiu que o potencial de poupança de energia nos hotéis de 4 e 5 estrelas era de 19% e nos hotéis de 3 e menos estrelas esse potencial era de 15%. Mais recentemente, foi efectuado outro estudo intitulado Condições de Utilização de Energia e de Segurança dos Principais Equipamentos Energéticos na Hotelaria [2] abrangendo apenas as unidades hoteleiras de 4 e 5 estrelas com mais de 100 quartos, isto é, a grande hotelaria. Foram efectuados 68 inquéritos e 36 auditorias energéticas ao universo dos hotéis abrangidos em Portugal, obtendo-se um perfil muito detalhado do consumo de energia deste tipo de unidades. Os hotéis de 5 estrelas apresentam um consumo de energia médio de 290 kwh/m².ano, sendo a distribuição dos seus consumos por forma de energia e por utilização final representadas respectivamente nas figuras 6 e 7. 6

7 Hotéis de 5 estrelas com mais de 100 quartos Fuelóleo 25% Electricidade 48% GPL 25% Gasóleo 1% Gas de cidade 1% Fig 6. Consumo por forma de energia dos hotéis de 5 estrelas com mais de 100 quartos, 1998 [2]. A electricidade representa quase 50% dos consumos por forma de energia, existindo um potencial de substituição, por gás natural, principalmente em equipamentos de cozinha e lavandaria. Hotéis de 5 estrelas com mais de 100 quartos Outros 16% Aquecimento ambiente 17% Arrefecimento 6% Cozinha 19% Ventilação 10% Lavandaria 9% AQS 10% Iluminação 13% Fig 7. Consumo por utilização final nos hotéis de 5 estrelas com mais de 100 quartos, 1998 [2]. É de assinalar o peso elevado representado pela utilização final destinada ao serviço de refeições mas que abreviadamente se designa por cozinha. O longo período de funcionamento diário de fornos, fogões, placas grelhadoras, marmitas, banhos-maria, máquinas de lavar louça, entre outros, explica este facto. Certamente uma sensibilização dirigida ao pessoal da cozinha, no sentido de uma gestão mais correcta do equipamento (desligar sempre que possível), conduzirá a significativas economias de energia. Para os hotéis de 4 estrelas com mais de 100 quartos obteve-se um consumo de energia médio de 225 kwh/m².ano, sendo a sua distribuição por forma de energia e por utilização final representadas nas figuras 8 e 9, respectivamente. Hotéis de 4 estrelas com mais de 100 quartos Electricidade 43% Fuelóleo 18% Gasóleo 3% Gas de cidade 4% O utros com bustíveis líquidos 6% GPL 26% Fig 8. Consumo por forma de energia dos hotéis de 4 estrelas com mais de 100 quartos, 1998 [2]. A estrutura de consumos por utilização final nestes hotéis é muito semelhante ao dos hotéis de 5 estrelas com mais de 100 quartos, registando-se agora uma penetração marginal de outros tipos de combustíveis. 7

8 Hotéis de 4 estrelas com mais de 100 quartos Outros 19% Aquecimento ambiente 20% Arrefecimento 5% Cozinha 16% Lavandaria 7% AQS 17% Ventilação 6% Iluminação 10% Fig 9. Consumo por utilização final nos hotéis de 4 estrelas com mais de 100 quartos, 1998 [2]. O aquecimento ambiente representa o maior peso relativo, enquanto os consumos agrupados em outros, sobretudo o aquecimento da água de piscinas, muitas vezes localizadas no exterior, são a segunda utilização final com maior peso nas diversas utilizações energéticas. Quanto à estrutura de custos energéticos, este estudo referia que a electricidade, naquele universo, é responsável por 66% da factura energética global, sendo iguais os pesos relativos (17%) entre combustíveis líquidos e gasosos. Foi estimado um potencial de 13% de conservação de energia nos hotéis de 4 e 5 estrelas com mais de 100 quartos. 4. RACIONALIZAÇÃO ENERGÉTICA NAS UNIDADES HOTELEIRAS Um dos objectivos principais dos edifícios é oferecer aos seus ocupantes um ambiente agradável, confortável e saudável. É assim muitas vezes necessário consumir energia sob variadas formas, quer para se conseguir o ambiente térmico desejado conforto térmico quer para se obter a renovação de ar pretendida qualidade do ar. Torna-se então importante optimizar o comportamento térmico dos edifícios, devendo esta preocupação estar presente logo desde a concepção do edifício (sua orientação e forma), passando pela fase de projecto até à sua construção, por forma a conseguir-se uma envolvente com uma qualidade térmica adequada ao clima em que o edifício se insere. Reveste-se, por conseguinte, da maior oportunidade conseguir alcançar os objectivos indicados numa óptica de URE, ou seja: Conceber edifícios com pequenas necessidades de aquecimento e de arrefecimento associadas ao comportamento da sua envolvente; Promover edifícios cujas arquitectura e soluções construtivas permitam explorar os potenciais da radiação solar e da ventilação natural para aquecimento no Inverno, arrefecimento no Verão e iluminação natural durante todo o ano, por forma a reduzir os consumos energéticos; Conceber sistemas de climatização eficientes que permitam satisfazer as necessidades energéticas do edifício, com consumos de energia minimizados; Conceber sistemas de iluminação artificial eficientes que permitam a satisfação das necessidades de conforto visual, bem como uma redução dos consumos energéticos globais do edifício, sem quaisquer compromissos na qualidade dos espaços interiores. Muitos destes princípios não implicam quaisquer sobrecustos na construção. Outros poderão implicar pequenos sobrecustos que são normalmente amortizados através das economias de energia geradas. Nesta óptica, os dois regulamentos existentes em Portugal, 8

9 RCCTE (Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios) e RSECE (Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios), definem a qualidade mínima exigível no projecto de novos edifícios e dos respectivos sistemas de aquecimento ou de climatização. No entanto, é possível e aconselhável ultrapassar aquelas exigências mínimas. É facilmente demonstrável que os níveis de necessidades energéticas admitidas pelos regulamentos são significativamente superiores aos que são possíveis de obter com recurso às tecnologias disponíveis. A execução das medidas de URE deverá ser acompanhada da monitorização e controlo de resultados, de modo a permitir a correcção de eventuais desvios ocorridos. A monitorização permite ainda avaliar o impacto de medidas de carácter inovador e contribuir assim para um melhor conhecimento em algumas áreas. As medidas referidas de seguida não esgotam, como é lógico, as possibilidades de intervenção nos edifícios com o objectivo de racionalizar o consumo energético. Tratam-se apenas das medidas mais frequentemente recomendadas (ou listadas) em relatórios de auditoria energética. 4.1 A concepção arquitectónica do edifício A intervenção a nível dos edifícios na óptica da URE incide necessariamente por uma definição criteriosa, na fase de projecto, de opções técnicas centralizadas na correcta concepção arquitectónica do edifício e das suas características térmicas, que a não serem então tomadas, inviabilizam ou oneram a sua opção posterior. Assim e relativamente à localização, é fundamental o conhecimento das características climatológicas do local, incluindo uma caracterização dos ventos dominantes, para posterior avaliação da ventilação natural e a caracterização da insolação local, nomeadamente no que respeita à identificação dos sombreamentos projectados por obstáculos naturais ou edifícios vizinhos. No que respeita à forma do edifício ela, é em primeira análise, fortemente condicionada pelas características do lote de terreno disponível. Para além desta condicionante, o factor de forma do edifício, isto é, a relação entre a superfície das suas fachadas e o seu volume interior, influencia decisivamente as necessidades energéticas de um edifício. Assim, quanto maior for o factor de forma, maior o valor das necessidades energéticas, pelo que um edifício energeticamente eficiente terá fachadas pouco recortadas e um pequeno factor de forma. No que respeita à orientação, os edifícios com melhor comportamento térmico e energético são os que têm as maiores fachadas orientadas a Sul, o que significa uma forma linear com o eixo mais longo na direcção nascente-poente, pois assim se optimiza a captação solar no Inverno para aquecimento, e se minimiza a exposição solar no Verão, tornando também mais fáceis as soluções de sombreamento dos envidraçados. Relativamente à área de envidraçados de uma fachada, esta deve ser especificada por forma a minorar os consumos anuais de energia para aquecimento, arrefecimento e iluminação resultantes das trocas de calor através da envolvente. Quanto mais envidraçados existirem, maiores são as perdas térmicas no Inverno. No entanto, se a orientação for correcta, também permitirá ganhos solares. No Verão, mais envidraçados também implicam normalmente maior carga de arrefecimento. No entanto, mais envidraçados permitem reduzir as necessidades de iluminação artificial, o que, no Verão, também se traduz por uma redução das cargas térmicas de arrefecimento. Conforme foi atrás referido, a área de envidraçados e sua correcta orientação, condicionam os fluxos energéticos dos edifícios, com particular 9

10 ênfase na vertente iluminação natural, que corresponde à forma mais eficiente de iluminar os espaços. Daí que, mesmo que a orientação não seja a mais favorável do ponto de vista estritamente térmico, deve haver sempre aberturas com áreas adequadas ao nível pretendido de iluminação natural. A sua localização deve ser cuidadosamente escolhida, pois é impossível iluminar naturalmente espaços com uma profundidade tipicamente superior a duas vezes o pé-direito. 4.2 A qualidade térmica do edifício A qualidade térmica dos elementos construtivos (paredes exteriores e interiores, coberturas e pavimentos) depende essencialmente dos respectivos coeficientes de transmissão térmica (K). O RCCTE estabelece valores máximos dos K que não podem ser ultrapassados, e valores de referência que servem de base ao cálculo das necessidades energéticas máximas admissíveis para os edifícios, que são valores que traduzem a qualidade mínima aceitável para um novo edifício a construir, sendo no entanto pouco exigentes. Assim, e no que respeita à qualidade térmica das paredes exteriores e se pretendermos uma maior qualidade da construção com impacto na redução dos consumos de energia para aquecimento e/ou arrefecimento ambiente, os princípios da optimização económica indicam claramente que os valores de K mais aconselhados rondam os 0,6 W/m²K, ou seja, os que resultam da aplicação de uma camada de cerca de 5 cm de um material isolante. Para além dos valores deste parâmetro, outras considerações ligadas à resistência mecânica da camada exterior das paredes, no caso de paredes duplas, apontam para uma espessura mínima de 15 cm do pano exterior, sob pena de quase certa fissuração causada pelos repetidos ciclos de aquecimento e de arrefecimento. No que respeita à qualidade térmica dos envidraçados, ela depende dos vidros propriamente ditos e das caixilharias. Muito embora a regulamentação portuguesa (RCCTE) não exija mais do que um vidro simples incolor numa caixilharia metálica convencional, esta não é a melhor solução energética. Assim, a melhoria de qualidade é possível através da utilização de vidros duplos, que reduzem não só as trocas de calor (em cerca de 50%) com o exterior e como os níveis de ruído provenientes do exterior, factor este também de extrema importância nas unidades hoteleiras. A utilização de vidros duplos implica caixilharias mais caras, sendo normalmente economicamente rentáveis quando previstas na fase de projecto. A escolha de qualquer envidraçado deve também ser sempre condicionada pelo tipo de dispositivo sombreador. O sombreamento de todos os envidraçados é crítico para evitar sobreaquecimentos dos edifícios no Verão. Por princípio, os sombreamentos devem ser preferencialmente feitos pelo exterior, sendo os dispositivos mais adequados as palas horizontais nas fachadas orientadas a sul e as palas verticais nas fachadas orientadas a nascente e a poente. Outros tipos de sombreador adequados serão as persianas e portadas de madeira ou os toldos de lona clara, tão opaca quanto possível. O RCCTE exige níveis mínimos de sombreamento para todos os envidraçados verticais não orientados no quadrante norte. Relativamente às coberturas, a sua qualidade térmica de uma cobertura exprime-se fundamentalmente em termos do respectivo coeficiente de transmissão térmica (K). No entanto, há outros factores importantes (ventilação, em caso de desvão, e cor exterior da 10

11 cobertura) que também desempenham um papel determinante. Os valores máximos exigidos para o K, na prática, obrigam à colocação de isolamento térmico na cobertura. No entanto, e à semelhança do que se passa com as paredes, também aqui serão aconselháveis camadas isolantes mais espessas (cerca de 5-6 cm), conduzindo a valores de K da ordem dos 0,6 W/m²C. 4.3 Concepção dos sistemas AVAC A necessidade de sistemas de aquecimento e arrefecimento deve ser generalizada a todo o edifício, a menos de espaços de ocupação muito ocasional. Por outro lado, os diferentes espaços do edifício têm padrões de solicitação térmica distintos em função da sua orientação e utilização. O tipo de sistema escolhido tem de ser adequado à satisfação das necessidades de cada um, sob pena de haver espaços que fiquem sem condições de conforto ou que, para que todos tenham conforto, haja desperdício de energia nos espaços com menores necessidades. Relativamente à tipologia dos sistemas de climatização a instalar, eles devem ser centralizados e com um número adequado de escalões de potência, a fim de permitir utilizar equipamentos de maior dimensão, geralmente mais eficientes, e adequando as condições de funcionamento às reais necessidades dos espaços. Relativamente à potência a instalar deve ser a máxima simultânea calculada para o edifício, eventualmente com um pequeno sobredimensionamento para reserva. Neste contexto, o RSECE permite 25% de sobredimensionamento. A penalização devida ao funcionamento a carga parcial é muito severa, pelo que o sobredimensionamento deve ser sempre limitado. Por outro lado, um dos aspectos fundamentais a ter em atenção no dimensionamento dos projectos AVAC na óptica da URE reside no conceito de renovação de ar a uma taxa adequada, que implica a substituição de ar do interior por ar ambiente exterior, que necessariamente terá de ser arrefecido ou aquecido antes de insuflado nos espaços. Uma forma de economizar energia nos sistemas consiste em aquecer ou arrefecer o ar exterior num permutador de calor por onde passa também o ar extraído, recuperando uma parte significativa da sua energia. Este tipo de dispositivos apresenta boa rentabilidade económica para caudais razoáveis, devendo no entanto ser sempre analisada a sua aplicação. Os aspectos críticos destes dispositivos residem essencialmente na eficiência do permutador e nas perdas de carga que introduzem. O RSECE impõe, na situação de aquecimento, a obrigatoriedade destes sistemas sempre que a energia correspondente à renovação de ar do sistema seja superior a 80 kw. No que respeita à taxa de renovação da ar, se forem utilizados valores elevados, a renovação de ar representa um acréscimo das necessidades energéticas do edifício, quer de aquecimento, quer de arrefecimento, se este ocorrer durante as horas mais quentes do dia, devendo ser previstos meios (aberturas, janelas, etc.) que permitam a ventilação natural se não houver ventilação forçada, assegurando a qualidade da caixilharia para evitar infiltrações excessivas. Na estação quente, a ventilação natural à noite é uma solução a privilegiar sempre que possível. Quadro 1 Caudais novos recomendados em hotéis Tipo de espaço Caudal de ar novo Quartos WC (quartos) 55 m³/h/quarto 65 m³/h (uso intermitente) 11

12 WC (gerais) 60 m³/h/urinol Corredores 1 m³/h/m² Áreas públicas 30 m³/h/ocupante Salas de reuniões 30 m³/h/ocupante Salas de conferências 35 m³/h/ocupante Restaurantes 35 m³/h/ocupante Cozinhas 30 m³/h/ocupante (mínimo) Snack-bar 35 m³/h/ocupante Bar 55 m³/h/ocupante Fonte: ASHRAE Standard Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality Outra alternativa na situação de arrefecimento, nos edifícios em que se proceda à renovação forçada do ar, por insuflação de ar através das unidades de tratamento de ar, é promover o arrefecimento gratuito (free-cooling) dos espaços a climatizar, sempre que a entalpia do ar exterior o permitir. Isto acontece quando a temperatura do ar exterior for inferior à temperatura pretendida para o ar interior, ou até quando a temperatura do ar exterior for igual ou ligeiramente superior à temperatura interior pretendida mas a humidade exterior do ar seja suficiente para provocar um arrefecimento (evaporativo). O RSECE obriga a que os sistemas de climatização do tipo tudo ar, cujo caudal em jogo exceda os m³/hr, disponham de dispositivos que promovam este tipo de funcionamento. Outra situação em que a recuperação de calor pode ser rentável ocorre sempre que há simultaneamente espaços a exigirem aquecimento e outros arrefecimento. Nestas situações, sistemas com recurso a bombas de calor podem fazer o tratamento simultâneo de ambos os tipos de espaços, aquecendo uns e arrefecendo os outros, exigindo apenas a energia para os compressores. Estes sistemas recorrem geralmente a um circuito fechado de água distribuído pelo edifício, que funciona como fonte energética de bombas de calor compactas de condensação a água distribuídas pelos locais a climatizar. É necessário contudo retirar ou fornecer calor ao circuito de água, quando o balanço térmico geral do edifício assim o indicar. Para tal, utilizam-se normalmente torres de arrefecimento e caldeiras a água quente respectivamente, podendo o recurso a caldeira ser evitado pela utilização de colectores solares (com um pequeno apoio). Esta solução é particularmente adoptada a este tipo de tecnologia, sendo amplamente recomendada pela ASRHAE. Contudo, muitas vezes os maiores ganhos em eficiência são conseguidos por uma regulação e controle correctos, tendo em vista assegurar os valores de caudal e temperatura adequada, associadas a uma manutenção preventiva dos equipamentos. As intervenções que evitem situações ineficientes são também aconselháveis, como a instalação de interruptores de janela que permitem desligar automaticamente os equipamentos terminais por abertura da janela (micro-switch) ou por período de desocupação (por exemplo, o cartão de presença em quartos de hotel). Outra intervenção possível, mas mais complexa tecnicamente, consiste na instalação de variadores electrónicos de velocidade nas bombas de agua quente e de água fria. Ainda algo dispendioso é o investimento em caldeiras de condensação (a gás), que proporcionam um rendimento mais elevado por comparação com as caldeiras convencionais. Outra forma de optimizar as condições de funcionamento energético das instalações e em especial na vertente eléctrica, consiste no armazenamento de frio, que permite, nos períodos tarifários de vazio, durante os quais a energia eléctrica é mais barata, produzir para armazenamento a energia térmica, para satisfação das necessidades a verificar em períodos mais desfavoráveis do sistema tarifário (horas cheias e de ponta). Estes sistemas permitem diminuir a potência eléctrica solicitada à rede, quer pela redução da simultaneidade dos 12

13 grupos de frio em relação aos restantes consumidores de electricidade, quer pela redução efectiva da potência térmica desses grupos. Estes sistemas são geralmente dispendiosos mas, em numerosos casos, são economicamente viáveis e o seu estudo de viabilidade justifica-se em todos os sistemas com um mínimo de dimensão. 4.4 Sistemas de iluminação A concepção das instalações de iluminação de hotéis, é normalmente efectuada com base em critérios essencialmente estéticos, sendo frequentemente descurados os aspectos energéticos subjacentes. Obviamente, as características próprias deste tipo de instalações requer uma observância de soluções que permitam obter níveis estéticos elevados, proporcionando aos utilizadores ambientes agradáveis e confortáveis. No entanto, estes aspectos podem ser conjugados com soluções energeticamente eficientes, através da utilização de equipamentos de nova geração tecnológica existentes no mercado. Distribuição das lâmpadas nas unidades hoteleiras Distribuição das lâmpadas por tipo de zona Vapor mercúrio 2% 100% 90% 97% Halogéneo 28% Fluorescentes tubulares 24% 80% 70% 60% 50% 42% 40% CFL 8% 30% 20% 25% 28% 14% 26% 18% 32% 10% 5% 10% 3% Incandescentes 38% Fig Distribuição dos tipos de lâmpadas nas unidades hoteleiras 0% Zona de quartos Zonas públicas Zona de serviços Fluorescentes tubulares CFL Incandescentes Halogéneo Vapor mercúrio Fig Distribuição dos tipos de lâmpadas por zona Assim, e de acordo com a análise efectuada às unidades hoteleiras, cerca de 38% das lâmpadas utilizadas são do tipo incandescente, 28% de halogéneo, 24% são fluorescentes tubulares, sendo apenas 8% a penetração das fluorescentes compactas (CFL). Por outro lado, a penetração dos diferentes tipos pelas principais zonas existentes nas unidades hoteleiras pode ser visualizada na figura acima. Da sua análise podemos verificar que nos quartos predominam as lâmpadas incandescentes (42%), halogéneo (28%) e fluorescentes tubulares (25%). Nas zonas públicas, o halogéneo tem maior penetração (32%), existindo uma parte significativa das instalações equipadas com CFL (26%), incandescentes (18%), fluorescentes tubulares (14%) e vapor de mercúrio (10%). Nas zonas de serviços, 97% das lâmpadas são fluorescentes tubulares. De um modo geral, a concepção das instalações de iluminação deve ser efectuada tendo em atenção a verificação de alguns parâmetros, essenciais para a redução dos consumos energéticos e dos encargos de manutenção dos sistemas, mantendo ou melhorando as condições globais de iluminação dos espaços considerados. Por outro lado, o calor libertado pelos sistemas de iluminação eléctrica contribui fortemente para o aumento das cargas internas, contribuindo assim para um aumento do consumo energético e da potência a instalar nos sistemas de arrefecimento, pelo que a sua optimização energética contribui duplamente para a redução dos custos de exploração dos sistemas energéticos. Nesta medida, deve-se ter em linha de conta os aspectos relacionados com a definição dos níveis de iluminação e de conforto visual pretendidos, com a optimização das condições de utilização da iluminação 13

14 natural, com a tipologia dos sistemas a implementar e sua correcta concepção e com a estratégia de controlo a implementar. Um correcto projecto de iluminação é essencial para se assegurar uma elevada eficiência energética. No entanto, muitas situações pouco eficientes podem ser corrigidas facilmente ao longo do tempo. Estas intervenções são quase sempre tecnico-economicamente viáveis. Enumeram-se de seguida medidas tipo: Substituição de lâmpadas incandescentes normais por lâmpadas compactas fluorescentes (de mais baixo consumo e de maior vida útil); Substituição de lâmpadas incandescentes de halogéneo por lâmpadas de halogéneo tipo IRC (Infra-red coating, de consumo inferior, mais ainda não disponível para toda as gamas de potência); Instalação de balastros electrónicos de alta frequência em lâmpadas tubulares fluorescentes: reduzem as perdas pelo balastro (cerca de 25%), aumentam a vida útil e diminuem a trepidação (flicker) da luz; Instalação de sensores de presença: em locais como corredores, WC s e até escritórios, é possível instalar sensores que desliguem parcialmente ou completamente as lâmpadas em períodos de desocupação. 4.5 Cogeração A cogeração, também referida por produção combinada de calor e electricidade, é um processo de conversão de energia envolvendo a produção simultânea de energias térmica e mecânica úteis - esta última geralmente convertida em electricidade -, a partir de um combustível. Obtêm-se, por esta forma, eficiências superiores àquelas que se encontram quando o calor e o trabalho são produzidos em processos separados e distintos. As tecnologias de cogeração resultam, normalmente, das técnicas de recuperação de energia térmica nos processos convencionais de produção de electricidade ou trabalho, ou seja, motores de combustão interna, turbinas de combustão e geradores de vapor com turbina. Quadro2 - Comparação dos Desempenho Energéticos das Tecnologias de Cogeração Eficiência Eficiência de Eficiência Economias produção de produção de global de energia TECNOLOGIA trabalho calor cogeração primária * W/Comb Q/Comb (W+Q)/Comb Caldeira + turbina contrapressão 15 % 70 % 85 % 18 % Turbina de Combustão 30 % 55 % 85 % 33 % Motor de Combustão Interna 36 % 34 % 70 % 30 % * Em relação à produção convencional separada de Calor e Trabalho (ou Electricidade), tomando eficiências de 90 % para a primeira e 34 % para a segunda. Um parâmetro típico de classificação dos sistemas de cogeração é a Relação de Cogeração que se define como o quociente entre a energia térmica útil e a energia eléctrica útil produzidas pelo cogerador. De um modo geral, os sistemas com turbina de vapor apresentam os valores mais altos, enquanto os motores de combustão interna os mais baixos, caracterizando-se a turbina de combustão por valores intermédios. A opção pela cogeração só se justifica quando há procura dos dois tipos de energia, sendo que a electricidade ou é consumida no edifício ou então será cedida à rede; em relação ao calor, este poderá ser acumulado desde que o seu consumo seja possível num ciclo, em princípio, de base diária. A utilização do calor irá depender do consumo de águas quentes sanitárias, aquecimento ambiente, ou vapor (cozinhas, lavandarias, esterilização). As necessidades de arrefecimento ambiente poderão ser cobertas também pela recuperação de 14

15 calor do cogerador caso se recorra a chillers de absorção (de um só andar com COP típicos de 0,60, ou de dois andares, com COP de cerca de 1,1). Em aplicações com carga latente elevada é ainda possível a utilização de exsicadores em que a recuperação do calor da cogeração permite a recarga do material. A exiquibilidade e a opção pelo tipo de central de cogeração dependem da análise da amplitude, duração e coincidência da procura de energia térmica e mecânica (ou eléctrica), eventual acumulação de energia térmica, grau de cobertura das necessidades de arrefecimento ambiente, selecção das máquinas motrizes e dos sistemas de recuperação de calor, tipo e garantia de fornecimento e preço do combustível, tarifários e condições de venda e compra da electricidade, e custos de manutenção. Por outro lado, quanto maior for a potência da máquina motriz menor o seu custo por kw eléctrico instalado. A análise da vertente eléctrica deve ser realizada com especial cuidado uma vez que dele depende a viabilidade económica da cogeração, devido aos custos evitados da aquisição de electricidade à rede e até pela própria venda da electricidade excedentária à rede. Neste último caso, há que contar com todas as condicionantes legais (Dec-lei nº 186/95 de 27 de Julho), nomeadamente, eficiências globais anuais mínimas, condições técnicas do fornecimento e valor de venda à rede. De notar ainda que, em princípio, não deverá existir diminuição da potência contratada, embora a potência tomada mensal diminua, se houver uma boa gestão das paragens da cogeração. No quadro seguinte podem sumarizar-se algumas características típicas das principais tecnologias de cogeração. Tecnologias Parâmetros Turbina de vapor Turbina de combustão Motor de combustão interna Conversão Eléctrica 10 a 30 % 15 a 35 % 35 a 45 % Eficiência Global 75 a 85 % 70 a 85 % 60 a 80 % Investimento Total (10 3 escudos/kw 300 a a a 160 eléctrico) Custos de Manutenção ($/kwh eléctrico) < a 2 Período de Retorno Simples 3 a 4 anos Tempo de Vida OUTRAS MEDIDAS DE URE EM HOTÉIS 5.1 As águas quentes sanitárias As AQS existem em determinados edifícios (hospitais, hotéis, complexos desportivos, quartéis, oficinas, etc.) e podem constituir um consumidor importante de energia. Alguma medidas possíveis são: Instalação de temporizadores em torneiras: permite evitar o desperdício que ocorre quando os utilizadores não fecham as torneiras após a utilização; Instalação de redutores de caudal em duches: muitas vezes, os caudais dos duches estão sobredimensionados, o que acarreta um desperdício de água e de energia; Substituição de fonte energética: de igual modo, a substituição do aquecimento eléctrico por efeito de Joule por aquecimento derivado da queima de um combustível, ou por fonte renovável (caldeiras a biomassa ou colectores solares térmicos) ou proveniente da instalação de um sistema de cogeração; 15

16 Naturalmente, o isolamento térmico em bom estado de conservação é um factor importante na redução do desperdício energético 5.2 Lavandarias e cozinhas Para além da correcta gestão (e manutenção) dos equipamentos (desligar quando não utilizados, por exemplo), também se pode prodecer à 5.3 Outras Substituição de fonte energética: a substituição do calor produzido por vai eléctrica por efeito de Joule por calor derivado da queima de um gás. Exemplos: fornos a gás, grelhadores a gás, secadores de roupa a gás, etc. Também pode se pode fornecer directamente água quente para as máquinas de lavar roupa e louça, evitando assim o aquecimento eléctrico. Enumeram-se ainda outras medidas que permitem obter reduções de consumos de energia ou de custos de energia. Referências Redução da potência eléctrica contratada / alteração da opção tarifária Instalação de bateria de condensadores para correcção do factor de potência Instalação de um sistema de controle automático de pontas eléctricas Instalação de um sistema de gestão centralizado de energia 1. Caracterização Energética do Sector dos Serviços, Relatório de Síntese, Consórcio Protermia, Auditerg e Tecninvest para a DGE Direcção Geral de Energia, Condições de Utilização de Energia e de Segurança dos Principais Equipamentos Energéticos na Hotelaria, Relatório de Síntese, Consórcio CCE, ContaWatt e PROET para a DGE Direcção Geral de Energia, Bibliografia 1. Lopes, C, Gestão de Energia em Edifícios Municipais, Curso ARELVT, Centro para a Conservação de Energia, Manual do Gestor de Energia em Edifícios, Ministério da Economia, Programa Energia 3. Centro para a Conservação de Energia, Manual do Gestor de Energia em Hotéis, Direcção Geral de Energia,