Proposta de métodos para avaliação da eficiência energética. Edificações residenciais

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1 Proposta de métodos para avaliação da eficiência energética Edificações residenciais

2 MÉTODO PRESCRITIVO Checklist

3 MÉTODO PRESCRITIVO VANTAGENS - Simplificação, agilidade e redução de custos do processo de etiquetagem - Possibilidade maior de disseminação da etiquetagem e de edificações eficientes ABRANGÊNCIA - Habitações de interesse social (HIS) unifamiliares - Outras tipologias de HIS em estudo MCMV MÉTODO PRESCRITIVO - checklist

4 MÉTODO PRESCRITIVO MÉTODO PRESCRITIVO - checklist

5 MÉTODO PRESCRITIVO Limites de aplicação em definição Classificação nível A em eficiência energética NÍVEL A = cumprimento de TODOS os 5 requisitos do método! MÉTODO PRESCRITIVO - checklist

6 MÉTODO PRESCRITIVO - ENCE Apenas nível A Requisitos a serem cumpridos para obtenção da ENCE Informativos de geração de energia e uso racional de água Informação sobre a limitação do método MÉTODO PRESCRITIVO - checklist

7 MÉTODO PRESCRITIVO - ENCE Escopo do método Limites de aplicação Descrição dos requisitos Limites das propriedades térmicas ou sistemas de cada requisito Características da edificação real para cada requisito Descrição dos sistemas de geração de energia e uso racional de água MÉTODO PRESCRITIVO - checklist

8 ENCE Residencial Método simplificado e método de simulação

9 ENCE ATUAL ENCE Residencial método simplificado e método de simulação

10 ENCE ATUAL Sintetização das informações do cabeçalho. Mudança do indicador. Bonificações excluídas do método proposto. Sistemas avaliados pelo consumo (kwh), incluídos no quadro principal. ENCE Residencial método simplificado e método de simulação

11 NOVA ENCE ENCE Residencial método simplificado e método de simulação

12 NOVA ENCE Classificação final da edificação com base no consumo de energia primária INFORMATIVO Emissão de CO 2 Percentual de energia gerada por fontes locais renováveis Percentual de horas ocupadas em conforto Percentual de água economizada pelo uso racional ENCE Residencial método simplificado e método de simulação

13 NOVA ENCE ENCE Páginas de informações complementares Pág. 2 Consumos Pág. 3 Condições de conforto ENCE Residencial método simplificado e método de simulação

14 NOVA ENCE 2ª página Consumo em energia primária Parcial de consumo em energia elétrica Percentual proveniente de geração local Parcial de consumo em gás Consumos e classificações parciais por sistema avaliado Consumo médio estimado de equip. Descrição do sistema de geração local de energia renovável Descrição dos sistemas de uso racional de água da chuva Emissão de CO 2 ENCE Residencial método simplificado e método de simulação

15 NOVA ENCE 3ª página Condições de conforto do método de avaliação Condições de acionamento do cond. de ar Considerações sobre o aquecimento de água (em desenvolvimento) Considerações sobre a emissão de CO 2 (em desenvolvimento) ENCE Residencial método simplificado e método de simulação

16 MÉTODO SIMPLIFICADO Unidades Habitacionais Autônomas

17 MÉTODO ATUAL x MÉTODO PROPOSTO EQUAÇÕES INDICADORES MÉTODO ATUAL Regressão linear múltipla Graus-hora [ C.ano] refrigeração Consumo relativo [kwh/m².ano] aquecimento e refrigeração MÉTODO PROPOSTO Redes neurais maior precisão! Consumo total [kwh/ano] possibilita comparações e fácil entendimento Percentual de horas ocupadas em conforto indicador de conforto térmico RESULTADOS Equivalentes numéricos ponderados Somatório dos consumos finais em energia primária MÉTODOS CONDICIONAMENTO DE AR AQUECIMENTO DE ÁGUA Simulação Prescritivo Apenas informativo Avaliação dos equipamentos Simulação Simplificado nomenclatura correta Prescritivo checklist Incluso no consumo final aproximação com o consumo real! Avaliação dos sistemas completos GERAÇÃO DE ENERGIA E USO RACIONAL DE ÁGUA Bonificações MÉTODO PROPOSTO Unidades Habitacionais Autônomas Geração de energia descontada do consumo de energia elétrica Informações complementares

18 MÉTODO PROPOSTO Motivações, vantagens e premissas Indicador de desempenho de fácil entendimento e comparação: kwh/ano Informação relacionada ao conforto térmico do usuário: % horas ocupadas em conforto Gráfico de conforto adaptativo com ajuste de clo para 18 o C MÉTODO PROPOSTO Unidades Habitacionais Autônomas

19 MÉTODO PROPOSTO Motivações, vantagens e premissas Indicador de desempenho de fácil entendimento e comparação: kwh/ano Informação relacionada ao conforto térmico do usuário: % horas ocupadas em conforto Dormitórios: - Período noturno. Salas: - Período diurno com 50% da ocupação. TEMPERATURAS PARA ACIONAMENTO DO CONDICIONAMENTO DE AR Temperatura ambiente Temperatura do termostato INVERNO 18 C 21 C VERÃO Conforme gráfico do conforto adaptativo. 24 C Gráfico de conforto adaptativo com ajuste de clo para 18 o C COP = 3,5 MÉTODO PROPOSTO Unidades Habitacionais Autônomas

20 MÉTODO PROPOSTO Motivações, vantagens e premissas Indicador de desempenho de fácil entendimento e comparação: kwh/ano Informação relacionada ao conforto térmico do usuário: % horas ocupadas em conforto Representação do consumo de edificações condicionadas artificialmente Avaliação da eficiência do sistema de aquecimento de água completo Maior precisão nos resultados do método simplificado: redes neurais Aproximação dos resultados com o consumo real. Inclusão de geração local de energia no cálculo do consumo de energia elétrica: MÉTODO PROPOSTO Unidades Habitacionais Autônomas

21 MÉTODO SIMPLIFICADO Exemplo

22 MÉTODO SIMPLIFICADO EDIFICAÇÃO REAL - características reais EDIFICAÇÃO NA CONDIÇÃO DE REFERÊNCIA - mesmas áreas, mesmo pé-direito - características construtivas nível D: envoltória NBR aq. de água em definição MÉTODO SIMPLIFICADO

23 Envoltória

24 MÉTODO SIMPLIFICADO ENVOLTÓRIA Ambientes avaliados: todos os APPs Pré-requisitos específicos: excluídos Resultados: Consumo para refrigeração Consumo para aquecimento Percentual de horas ocupadas em conforto térmico quando ventilada naturalmente Redes neurais MÉTODO SIMPLIFICADO ENVOLTÓRIA

25 Envoltória - exemplo

26 Passo 1 Levantamento de dados da edificação real

27 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Dorm. 2 Dorm. 1 Sala Cozinha BWC Residência unifamiliar térrea Área útil: 63 m² 3 ambientes de permanência prolongada (APP) sala: 21 m² dormitório 1: 15,05 m² dormitório 2: 12 m² Localização: Florianópolis/SC Zona bioclimática 3 MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

28 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Dimensões dos APPs SALA DORM. 1 DORM. 2 Área útil 21 m² 15,05 m² 12 m² Áreas de paredes externas 5,81 m² - norte 14,70 m² - leste 12,04 m² - sul 5,83 m² - oeste 6,00 m² - norte 11,20 m² - oeste Área de abertura 2,94 m² 2,10 m² 2,10 m² Área de parede interna 20,37 m² 20,37 m² 18,13 m² Pé-direito 2,60 m 2,60 m 2,60 m MÉTODO PRESCRITIVO MÉTODO ENVOLTÓRIA SIMPLIFICADO EDIFICAÇÃO EXEMPLO

29 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Características das aberturas SALA DORM. 1 DORM. 2 Área de vão 2,94 m² 2,10 m² 2,10 m² Percentual de área para ventilação Percentual de área para iluminação 50% 50% 50% 90% 90% 90% Sombreamento 100% 100% 100% Fator solar 0,44 0,44 0,44 MÉTODO PRESCRITIVO MÉTODO ENVOLTÓRIA SIMPLIFICADO EDIFICAÇÃO EXEMPLO

30 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Propriedades térmicas das paredes Paredes externas SALA DORM. 1 DORM. 2 Capacidade térmica (CT) 161 kj/m²k 161 kj/m²k 161 kj/m²k Transmitância térmica (U) 1,85 W/m²K 1,85 W/m²K 1,85 W/m²K Absortância (α) 0,30 0,30 0,30 Paredes internas Capacidade térmica (CT) 161 kj/m²k 161 kj/m²k 161 kj/m²k MÉTODO PRESCRITIVO MÉTODO ENVOLTÓRIA SIMPLIFICADO EDIFICAÇÃO EXEMPLO

31 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Propriedades térmicas da cobertura SALA DORM. 1 DORM. 2 Capacidade térmica (CT) 185 kj/m²k 185 kj/m²k 185 kj/m²k Transmitância térmica (U) 1,79 W/m²K 1,79 W/m²K 1,79 W/m²K Absortância (α) 0,35 0,35 0,35 Condição da cobertura Voltada para o exterior. MÉTODO PRESCRITIVO MÉTODO ENVOLTÓRIA SIMPLIFICADO EDIFICAÇÃO EXEMPLO

32 Passo 2 Caracterização da condição de referência

33 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Referência nível D Dorm. 2 Dorm. 1 Sala BWC Mesmas áreas Mesmo pé-direito Mesma localização Mesma orientação Cozinha Propriedades térmicas diferentes NBR Nível D MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

34 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Referência nível D Características das aberturas SALA DORM. 1 DORM. 2 Área de vão 2,94 m² 2,10 m² 1,68 m² Percentual de área para ventilação 50% 50% 50% Percentual de área para iluminação 90% 90% 90% Sombreamento 0% 0% 0% Fator solar 0,87 0,87 0,87 MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

35 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Referência nível D Propriedades térmicas das paredes Paredes externas SALA DORM. 1 DORM. 2 Capacidade térmica (CT) 158 kj/m²k 158 kj/m²k 158 kj/m²k Transmitância térmica (U) 3,65 W/m²K 3,65 W/m²K 3,65 W/m²K Absortância (α) 0,60 0,60 0,60 Paredes internas Capacidade térmica (CT) 158 kj/m²k 158 kj/m²k 158 kj/m²k MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

36 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Referência nível D Propriedades térmicas da cobertura SALA DORM. 1 DORM. 2 Capacidade térmica (CT) 22,87 kj/m²k 22,87 kj/m²k 22,87 kj/m²k Transmitância térmica (U) 2,29 W/m²K 2,29 W/m²K 2,29 W/m²K Absortância (α) 0,60 0,60 0,60 Condição da cobertura Voltada para o exterior. MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

37 Passo 3 Inserção de dados na rede e resultados

38 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Inserem-se os parâmetros levantados na rede neural uma linha por ambiente Características reais Continua... Referência nível D Extraem-se os resultados do consumo para refrigeração e do consumo para aquecimento Características reais Referência nível D Refrigeração Aquecimento Refrigeração Aquecimento Sala 323,72 kwh 58,77 kwh 923,72 kwh 35,95 kwh Dorm. 1 43,01 kwh 161,44 kwh 84,18 kwh 161,65 kwh Dorm. 2 22,75 kwh 134,22 kwh 92,42 kwh 141,44 kwh TOTAL 389,48 kwh 354,43 kwh 1100,32 kwh 339,04 kwh MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

39 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Inserem-se os parâmetros levantados na rede neural uma linha por ambiente Características reais Continua... Referência nível D Extraem-se, também, o percentual de horas ocupadas em conforto térmico quando ventilada naturalmente Características reais Referência nível D Sala 76,72% 53,57% Dorm. 1 79,93% 74,99% Dorm. 2 79,39% 72,70% TOTAL 78,39% 65,06% Média ponderada pela área útil MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

40 Sistema de aquecimento de água

41 SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA Metodologias apresentadas baseadas nas normas BS EN partes 1, 2 e 3, de 2007 MÉTODO SIMPLIFICADO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA

42 SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA DADOS DE ENTRADA Consumo de água Rendimento dos aparelhos Comprimento das tubulações CONSUMO DE ENERGIA NO ATENDIMENTO DA DEMANDA DE ÁGUA QUENTE CONSUMO DE ENERGIA PARA SUPRIR AS PERDAS TÉRMICAS Eficiência do equipamento de aquecimento CONSUMO TOTAL DE ENERGIA PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA [kwh/ano] Fator de conversão para energia primária CONSUMO TOTAL DE ENERGIA PRIMÁRIA PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA [kwh/ano] MÉTODO SIMPLIFICADO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA

43 EXEMPLO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA Um chuveiro Uma torneira do banheiro Uma torneira da cozinha CONSUMO TOTAL DE ENERGIA PRIMÁRIA PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA [kwh/ano] Consumo de um sistema de aquecimento de água Consumo de energia no atendimento da demanda de água quente [MJ/dia] Consumo de energia para suprir perdas térmicas [MJ/dia] Eficiência equipamento de aquecimento Consumo de energia total considerado no aquecimento de água [MJ/dia] Consumo de energia total considerado no aquecimento de água [kwh/ano] Fator de conversão energia elétrica/gás em primária Consumo de energia primária (kwh/ano) CONDIÇÃO DE REFERÊNCIA Aquecedor elétrico de passagem CONDIÇÃO REAL Aquecedor à gás de passagem E W E W,per n aq E W,tot E W,tot f c CAQ p Método em desenvolvimento. Valores sujeitos à alteração. MÉTODO SIMPLIFICADO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA

44 EXEMPLO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA Um chuveiro Uma torneira do banheiro Uma torneira da cozinha Uso de redutores de vazão na edificação real, reduziriam o consumo de água e energia para aquecimento CONSUMO TOTAL DE ENERGIA PRIMÁRIA PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA [kwh/ano] Consumo de um sistema de aquecimento de água Consumo de energia no atendimento da demanda de água quente [MJ/dia] Consumo de energia para suprir perdas térmicas [MJ/dia] Eficiência equipamento de aquecimento Consumo de energia total considerado no aquecimento de água [MJ/dia] Consumo de energia total considerado no aquecimento de água [kwh/ano] Fator de conversão energia elétrica/gás em primária Consumo de energia primária (kwh/ano) CONDIÇÃO DE REFERÊNCIA Aquecedor elétrico de passagem CONDIÇÃO REAL Aquecedor à gás de passagem E W E W,per n aq E W,tot E W,tot f c CAQ p Método em desenvolvimento. Valores sujeitos à alteração. MÉTODO SIMPLIFICADO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA

45 Geração local de energia renovável

46 GERAÇÃO LOCAL DE ENERGIA RENOVÁVEL Edificação Forma Pavimentos Área da cobertura (m²) Retangular Módulo solar fotovoltaico Dimensões Orientação Solar ( ) Área unitária (m²) Eficiência módulo (%) Potência nominal (Wp) 165 cm x 99 cm Resultados Número de módulos Irradiação adotada (kwh/m²/dia) Geração estimada (MWh/ano) MÉTODO SIMPLIFICADO AVALIAÇÕES INFORMATIVAS

47 Consumo total

48 MÉTODO SIMPLIFICADO C EE = C R + C A + C AA + C EQ - G EE Consumo para refrigeração Consumo para aquecimento Consumo para aquecimento de água, quando elétrico Consumo médio estimado de equipamentos Geração local de energia limpa Somatório dos consumos de energia elétrica, descontando a geração local de energia limpa [kwh/ano] C ET = C AA Somatório dos consumos de energia térmica [kwh/ano] Consumo para aquecimento de água MÉTODO SIMPLIFICADO

49 MÉTODO SIMPLIFICADO C EP = C EE *fc E + C ET *fc T Consumo total da edificação em energia primária [kwh/ano] Consumo de energia elétrica Consumo de energia térmica Coeficientes de conversão para energia primária Consumo edificação real Consumo condição de referência Classificação baseada em percentuais de economia em relação à condição de referência A B C D E Percentuais de economia em definição! MÉTODO SIMPLIFICADO

50 EXEMPLO DO CÁLCULO FINAL C EE = C R + C A + C EQ - G EE C ET = C AA Consumo para refrigeração Consumo para aquecimento Consumo médio estimado de equipamentos Geração local de energia limpa Consumo para aquecimento de água Condição real C EE = 389, , , C EE = 947,75 kwh/ano Condição de referência nível D C EE = 1100, , , ,58 C EE = 4200,78 kwh/ano C ET = 1995,33 kwh/ano MÉTODO SIMPLIFICADO *Valores fictícios, apenas para fins de exemplificação aguardando definição da condição de referência do sistema.

51 EXEMPLO DO CÁLCULO FINAL C EP = C EE *fc E + C ET *fc T Consumo total da edificação em energia primária [kwh/ano] Consumo de energia elétrica Consumo de energia térmica Coeficientes de conversão para energia primária Condição real C EP = 947,75*fc E ,33*fc T Condição de referência nível D C EP = 4200,78*fc T C EP = 947,75*1, ,33*1,1 = 3616,49 kwh C EP = 4200,78*1,5 = 6301,17 kwh MÉTODO SIMPLIFICADO

52 EXEMPLO DO CÁLCULO FINAL Verifica-se o percentual de economia em relação à referência nível D Condição de referência 5356,00 kwh 5671,05 kwh 5986,11 kwh 6301,17 kwh 5%* 10%* 15%* Edificação real 3616,49 kwh NÍVEL A 6301,17 kwh ENERGIA PRIMÁRIA *percentuais de economia em definição MÉTODO SIMPLIFICADO

53 Informativos

54 PERCENTUA DE HORAS OCUPADAS EM CONFORTO térmico quando ventilado naturalmente 78,39% térmico quando ventilado naturalmente MÉTODO SIMPLIFICADO INFORMATIVOS

55 AVALIAÇÕES PARCIAIS DE CONSUMO Aquecimento Consumo em energia primária 531,65 kwh/ano & Consumo de energia elétrica 354,43 kwh/ano (29,54 kwh/mês) Refrigeração Consumo em energia primária 584,22 kwh/ano & Consumo de energia elétrica 389,48 kwh/ano (32,46 kwh/mês) Aquecimento de água Consumo em energia primária & Consumo de energia elétrica Ou consumo de energia térmica 2194,86 kwh/ano 61,66 m³/ano (5,14 m³/mês) MÉTODO SIMPLIFICADO INFORMATIVOS

56 PARCIAIS DE CONSUMO PARCIAIS DE CONSUMO POR FONTE DE ENERGIA Avaliações de caráter informativo: Consumo de energia elétrica [kwh/ano] Refrigeração + aquecimento + aquecimento de água + carga média de equipamentos Consumo de energia térmica [L/ano ou m³/ano] Aquecimento de água Consumo médio per capita: 401,28 kwh/ano (33,44 kwh/mês) Consumo médio por residência: 167,2 kwh/mês (EPE, 2014) Média de pessoas por residência: 3,3 pessoas (CENSO 2010) Descontam-se 24% do chuveiro elétrico e 20% do cond. de ar (PROCEL, 2007) x nº de pessoas na residência Considerando: 2 pessoas no 1º dormitório 1 pessoa em cada um dos demais MÉTODO SIMPLIFICADO INFORMATIVOS

57 PARCIAIS DE CONSUMO PARCIAIS DE CONSUMO POR FONTE DE ENERGIA Avaliações de caráter informativo: Consumo de energia elétrica [kwh/ano] 947,75 kwh/ano Refrigeração + aquecimento + carga média de equipamentos Consumo de energia térmica [L/ano ou m³/ano] Aquecimento de água 61,66 m³/ano Consumo médio per capita: 401,28 kwh/ano (33,44 kwh/mês) Consumo médio por residência: 167,2 kwh/mês (EPE, 2014) Média de pessoas por residência: 3,3 pessoas (CENSO 2010) Descontam-se 24% do chuveiro elétrico e 20% do cond. de ar (PROCEL, 2007) x nº de pessoas na residência Considerando: 2 pessoas no 1º dormitório 1 pessoa em cada um dos demais MÉTODO SIMPLIFICADO INFORMATIVOS

58 INFORMATIVOS COMPLEMENTARES Emissão de CO 2 Emissão anual estimada pelo consumo de energia t/ano Geração local de energia renovável % de geração em relação ao consumo Total de energia gerada Uso racional de água % redução de consumo de água - uso da água da chuva - equipamentos economizadores MÉTODO SIMPLIFICADO INFORMATIVOS

59 USO RACIONAL DE ÁGUA Primeiro passo: Definição da tipologia, do número de usuários e de equipamentos que integram o sistema Segundo Passo: Determinar o consumo anual de água segundo um modelo de referência utilizando um padrão de uso e de ocupação Dispositivo Vazão Tempo de uso (min) Usos (usos/dia.p essoa) Consumo total (l/ano) Bacia sanitária 6, ,00 Chuveiro 9,50 8, ,00 Torneira de cozinha 1,90 0, ,50 Torneira de lavatório 1,90 0, ,00 Consumo total ref ,50 MÉTODO SIMPLIFICADO INFORMATIVOS

60 USO RACIONAL DE ÁGUA Terceiro passo: Determinar o consumo anual de água na edificação real considerando os sistemas de economia Banheiro: Cozinha: -Bacia sanitária (3 L/descarga) -Chuveiro (vazão de 8 L/min) -Torneira de lavatório (vazão de 1,5 L/min) -Torneira de cozinha (vazão de1,5 L/min) Dispositivo Vazão Tempo de uso (min) Usos (usos/dia.pe ssoa) Consumo total (l/ano) Bacia sanitária 3, ,00 Chuveiro 8,00 8, ,00 Torneira de cozinha 1,50 0, ,50 Torneira de lavatório 1,50 0, ,00 Consumo total real (L/ano) ,50 MÉTODO SIMPLIFICADO INFORMATIVOS

61 USO RACIONAL DE ÁGUA Quarto passo: Determinar a oferta anual de água não potável proporcionada por sistemas de uso racional, quando existentes *Foi adotado 20% de oferta de água pluvial, em relação à oferta total da edificação real Consumo total real (L/ano) ,50 OA nãopotável (L/ano) Quinto passo: cálculo da economia de água ,50 Economia gerada 35,58% MÉTODO SIMPLIFICADO INFORMATIVOS

62 Obrigada!

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