Proposta de métodos para avaliação da eficiência energética. Edificações residenciais

Transcrição

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 - Tipologias uni e multifamiliares simples (estudo em desenvolvimento) MÉTODO PRESCRITIVO - checklist

4 MÉTODO PRESCRITIVO Verificar grupo climático MÉTODO PRESCRITIVO - checklist

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

6 MÉTODO PRESCRITIVO - ENCE Apenas classe 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 QR Code de acesso à segunda página 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 Considerações sobre o aquecimento de água (em desenvolvimento) Condições de acionamento do cond. de ar 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 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 térmico 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 classe C: 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 50% 50% 50% Sombreamento 100% 100% 100% Fator solar do vidro 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 classe D Dorm. 2 Dorm. 1 Sala BWC Mesmas áreas Mesmo pé-direito Mesma localização Mesma orientação Cozinha Propriedades térmicas diferentes NBR classe C MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

34 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Referência classe 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% Sombreamento 0% 0% 0% Fator solar do vidro 0,87 0,87 0,87 MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

35 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Referência classe 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 classe 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 Extraem-se os resultados* de carga térmica para refrigeração e de carga térmica para aquecimento Características reais Continua... Referência classe C Refrigeração Aquecimento Refrigeração Aquecimento Sala 1133,02 kwh 205,70 kwh 3233,02 kwh 125,83 kwh Dorm ,54 kwh 565,04 kwh 294,63 kwh 565,78 kwh Dorm. 2 79,63 kwh 469,77 kwh 323,47 kwh 495,04 kwh TOTAL 1363,18 kwh 1240,51 kwh 3851,12 kwh 1186,64 kwh *neste exemplo os resultados foram extraídos de uma rede em teste. Pode haver divergência entre estes resultados e os resultados da rede final. Características reais Referência classe C MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

39 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Dividem-se as cargas térmicas extraídas das redes neurais pela eficiência do sistema de condicionamento de ar (COP) CA = CgT A COP A ou CR = CgT R COP R Carga térmica Consumo para aquecimento Consumo para refrigeração Eficiência do sistema (3,24) Características reais Referência classe C Refrigeração Aquecimento Refrigeração Aquecimento Sala 349,70 kwh 63,49 kwh 997,85 kwh 38,83 kwh Dorm. 1 46,46 kwh 174,40 kwh 90,94 kwh 174,62 kwh Dorm. 2 24,58 kwh 144,99 kwh 99,84 kwh 152,79 kwh TOTAL 420,73 kwh 382,87 kwh 1188,62 kwh 366,25 kwh *neste exemplo os resultados foram extraídos de uma rede em teste. Pode haver divergência entre estes resultados e os resultados da rede final. MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

40 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Inserem-se os parâmetros levantados na rede neural uma linha por ambiente Características reais Referência classe C Continua... Extraem-se, também, o percentual de horas ocupadas em conforto térmico quando ventilada naturalmente* Características reais Referência classe C Sala 76,72% 53,57% Dorm. 1 79,93% 74,99% Dorm. 2 79,39% 72,70% TOTAL 78,39% 65,06% *neste exemplo os resultados foram extraídos de uma rede em teste. Pode haver divergência entre estes resultados e os resultados da rede final. Média ponderada pela área útil MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

41 Classificação parcial da envoltória: EDIFICAÇÃO EXEMPLO CONDIÇÃO REAL Condição de referência 1119,51 kwh 1399,38 kwh 1554,87 kwh > 1554,87 kwh 1710,36 kwh 10%* *percentuais de economia em definição 20%* 10%* Consumo para refrigeração: 420,73 kwh/ano Consumo para aquecimento: 382,87 kwh/ano Consumo total: 803,60 kwh/ano CONDIÇÃO DE REFERÊNCIA Consumo para refrigeração: 1188,62 kwh/ano Consumo para aquecimento: 366,25 kwh/ano Consumo total: 1554,87 kwh/ano Condição real Classe A MÉTODO PRESCRITIVO ENVOLTÓRIA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

42 Sistema de aquecimento de água

43 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

44 SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA DADOS DE ENTRADA Consumo de água Rendimento dos aparelhos Comprimento das tubulações ENERGIA NECESSÁRIA PARA O ATENDIMENTO DA DEMANDA DE ÁGUA QUENTE ENERGIA NECCESSÁRIA PARA SUPRIR AS PERDAS TÉRMICAS ENERGIA GERADA POR ENERGIA SOLAR TÉRMICA OU SISTEMAS RECUPERADORS DE CALOR PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA 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

45 EXEMPLO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA Condição real da edificação: Aquecimento termosolar atendendo 30% da demanda com complemento de aquecedor de passagem a gás classe A. Com reservatório de 100 L 10 metros de tubulação 4 pessoas, 50 L/pessoa Temperatura de armazenamento = 60 C CONSUMO TOTAL DE ENERGIA PRIMÁRIA PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA [kwh/ano] SISTEMAS COM ARMAZENAMENTO CONDIÇÃO DE REFERÊNCIA CONDIÇÃO REAL Energia para atendimento da demanda de AQ (kwh/dia) 9,30 9,30 Energia para aquecimento de água de sistemas que recuperam calor ou energia solar térmica (kwh/dia) 0,00-2,79 Energia para suprir perdas na tubulação (kwh/dia) 2,75 1,40 Energia para suprir perdas no armazenamento (kwh/dia) 1,13 1,13 Energia para suprir perdas na recirculação (kwh/dia) 0,00 0,00 Eficiência do equipamento de aquecimento 0,85 0,81 Consumo de energia total (kwh/dia) 15,51 11,16 Dias de uso do sistema Consumo de energia total considerado no aquecimento de água [kwh/ano] 5659, ,87 fator de conversão para energia primária 1,50 1,10 Consumo de energia primária (kwh/ano) 8489, ,26 Percentual de economia de energia primária (%) Referência 47,21% MÉTODO SIMPLIFICADO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

46 EDIFICAÇÃO EXEMPLO Classificação parcial de aquecimento de água em energia primária: CONDIÇÃO REAL 5942,38 kwh 6112,21 kwh 30%* Consumo em energia térmica: 4073,87 kwh/ano Fator de conversão para energia primária: 1,10 Consumo total: 4481,26 kwh/ano Condição de referência 7640,21kWh 8489,12 kwh > 8489,12 kwh *percentuais de economia em definição 10%* 20%* CONDIÇÃO DE REFERÊNCIA Consumo em energia elétrica: 5659,41 kwh/ano Fator de conversão para energia primária: 1,50 Consumo total: 8489,12 kwh/ano Condição real Classe A MÉTODO SIMPLIFICADO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA EDIFICAÇÃO EXEMPLO

47 Geração local de energia renovável

48 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

49 Consumo total

50 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

51 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

52 EXEMPLO DO CÁLCULO FINAL C EE = C R + C A + C EQ + C AA - G EE C ET = C AA Consumo para refrigeração Consumo para aquecimento Consumo médio estimado de equipamentos Condição real Consumo de aquecimento de água (quando elétrico) C EE = 420, , , C EE = 824,93 kwh/ano Geração local de energia limpa Consumo para aquecimento de água (quando térmico) Condição de referência classe C C EE = 1100, , , ,41 C EE = 8120,09 kwh/ano C ET = 4073,87 kwh/ano MÉTODO SIMPLIFICADO *neste exemplo os resultados foram extraídos de uma rede em teste. Pode haver divergência entre estes resultados e os resultados da rede final.

53 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 = 824,93*fc E ,87*fc T Condição de referência classe C C EP = 8120,09*fc E C EP = 824,93*1, ,87*1,1 = 5718,65 kwh C EP = 8120,09*1,5 = 12180,14 kwh MÉTODO SIMPLIFICADO

54 EXEMPLO DO CÁLCULO FINAL Verifica-se o percentual de economia em relação à referência classe C: Condição de referência 9744,11 kwh 10962,12 kwh 12180,14 kwh > 12180,14 kwh 10%* 20%* 10%* Edificação real 5718,65 kwh classe A 13398,15 kwh ENERGIA PRIMÁRIA *percentuais de economia em definição MÉTODO SIMPLIFICADO

55 Informativos

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

57 AVALIAÇÕES PARCIAIS DE CONSUMO Aquecimento Consumo em energia primária 574,31 kwh/ano & Consumo de energia elétrica 382,87 kwh/ano (31,91 kwh/mês) Refrigeração Consumo em energia primária 631,10 kwh/ano & Consumo de energia elétrica 420,73 kwh/ano (35,06 kwh/mês) Aquecimento de água Consumo em energia primária & Consumo de energia elétrica Ou consumo de energia térmica 4481,26 kwh/ano 398,24 m³/ano (33,18 m³/mês) MÉTODO SIMPLIFICADO INFORMATIVOS

58 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 estimada de equipamentos Consumo de energia térmica [L/ano ou m³/ano] Aquecimento de água Consumo médio per capita: 340,44 kwh/ano (28,37 kwh/mês) x nº de pessoas na residência Considerando: 2 pessoas no 1º dormitório 1 pessoa em cada um dos demais MÉTODO SIMPLIFICADO INFORMATIVOS

59 PARCIAIS DE CONSUMO PARCIAIS DE CONSUMO POR FONTE DE ENERGIA Avaliações de caráter informativo: Consumo de energia elétrica [kwh/ano] 803,60 kwh/ano Refrigeração + aquecimento + carga média estimada de equipamentos Consumo de energia térmica [L/ano ou m³/ano] Aquecimento de água 398,24 m³/ano Consumo médio per capita: 340,44 kwh/ano (28,37 kwh/mês) x 3 pessoas Considerando: 2 pessoas no 1º dormitório 1 pessoa em cada um dos demais MÉTODO SIMPLIFICADO INFORMATIVOS

60 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

61 Obrigada!