Energia e conforto. Manuel Duarte Pinheiro Ph.D., Engº do Ambiente (DECivil Gab 3.42) ou

Transcrição

1 Energia e conforto (Comfort and energy) Ph.D., Engº do Ambiente (DECivil Gab 3.42) manuel.pinheiro@civil.ist.utl.pt ou manuel.pinheiro@lidera.info

2 Energia e conforto / Comfort and energy 1. Conforto \ Comfort 2. Energia e abordagens passivas \ Passive Solutions 3. Exemplo de Soluções Solar XXI e Torre Verde \Examples 4. Concluindo / Conclusions

3 Conforto Comfort

4 Conforto função de multiplicidades de aspectos De cada pessoa (subjectividade), das condições de vestuário e da actividade que executa Condições de ambiente Outros aspectos, com reflexo nas condições de conforto térmico, humidade e de ventilação, incluindo também as condições de ar e até condições de iluminação e aspectos visuais Comfort Subjective Dimension

5 Conforto: Térmico, Humidade d e Renovação do Ar

6 CONFORTO HIGRO TÉRMICO In Green Vitruvius

7 In Green Vitruvius

8 In Green Vitruvius

9 Habitação In Green Vitruvius

10 Conforto: Visual

11 CONFORTO VISUAL Quantidade Distribuição Qualidade d In Green Vitruvius

12 In Green Vitruvius

13 Conforto: Acústico

14 ACÚSTICA Adequada Acústica In Green Vitruvius

15 In Green Vitruvius

16 Conforto: Qualidade do Ar

17 Materiais Ar Condicionado d Actividades Micro organismos: Legionella Fungos Materiais e emissões Fumo do tabaco Amianto Radão Micro org In Green Vitruvius

18 Qualidade do Ar Macro e Micro Poluentes Eliminar Micro contaminações Estruturação e manutenção dos equipamentos de condicionamento de ar de forma a que previnam a proliferação de microrganismos ou outros contaminantes: Legionária,..

19 aa Radão O radão (222Rn) é um gás radioactivo que ocorre nas rochas, nos solos, no ar e na água. É gerado por decaimento do urânio (238U), elemento químico presente em quantidades variáveis nas rochas, sendo incolor e inodoro; daí que não se torne óbvio o risco a ele associado, em particular nas casas de habitação, onde, aliás, tende a concentrar se.

20 Refira se ainda que, não obstante o principal mecanismo de transmissão do radão para espaços confinados resultar da introdução deste gás nas habitações a partir do subsolo (através de fissuras e juntas mal seladas ld nas fundações), pode tornar se ocasionalmente importante a comparticipação dos materiais de construção (quando ricos em urânio, facto para o qual não existe legislação nacional que imponha qualquer controlo), ou ainda a utilização de água enriquecida em radão proveniente de captações próprias (também sem legislação a nível nacional), caso em que parte do gás se pode libertar para o ar interior durante a utilização dessa água.

21 Outros aspectos AMIANTO

22 Ventilação com Contributo Natural Escola do Crato

23 Conforto: Capacidade de Controlo

24 Importância da Capacidade de Assegurar a capacidade de controlo Controlo

25 Energia, Conforto e abordagens bioclimáticas

26 Impactes Construção e Edificado 50% 29,6 % PT Edificado +4,7 % ->34,3% 46 % Lisboa Construção Edificado Energia final Electricidade mais de 50 % Indústria 32% Reduce 30% consumption Habitação e Serviços 30% Transporte 38% 90 % do Tempo no Edificado

27 Potencialidade dos princípios bioclimáticos i e das Casas Passivas

28 Ganhos Perdas

29 High potential Bioclimatic approaches Guedes, e Alves (2009)

30 Helder Goncalves Mariz Graça ESTRATÉGIA BIOCLIMÁTICAS

31 Abordagens Passivas, Activas, necessidade de abordagens climatização mecânica bioclimáticas (HVAC),... Responder ao clima e abordagens bioclimáticas

32 Estimativa das necessidades anuais de aquecimento (vermelho) e de arrefecimento (azul) )para uma casa típica e uma casa Passivhaus Tal como proposto pela norma Passivhaus, a capacidade do sistema de aquecimento e arrefecimento é limitada a 10 W/m2. O custo extra da proposta Passivhaus em Portugal é de 57 /m2 com um período de retorno do investimento de 12 anos.

33 Níveis interessantes de conforto adaptativo Temperatura resultante durante uma semana de muito calor, sem um sistema activo de arrefecimento

34 Exº de Soluções Solar XXI, Ineti, Lumiar

35 Solar XXI, INETI, Lumiar

36 Fachada Sul Nascente, Norte

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41 Aproveitamento Térmico do PV

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43 Exº Torre Verde Parque das Nações

44 Desempenho passivo do edificado isolamento responder à orientação e clima Aspectos bioclimáticos Torre Sul e Torre Verde Arqtª Livia Tirone

45 Torre Sul 1/2

46 (antigo) LiderA Torre Sul 2/2

47 Concluindo Conclusions

48 É possível assegurar casas de bom desempenho, com elevado conforto assegurando baixos consumos energéticos. As soluções passivas podem dar um importante contributo conjugando com o aproveitamento de várias formas de energias renováveis Reduce energy consumption Adaptive Comfort Use bioclimatic principles and renewable energy

49 Referência e Agradecimentos

50 Referências Bibliográficas Guedes, M.;, M.; Alves, L. (2009). Sustainable architecture and urban design in Portugal: An overview. Renewable Energy (34) 2009, Elsevier Science A Green Vitruvius Principles and Practice of Sustainable Architectural Design, James & James (Science Publishers) )Ld Ltd. For the European Commission, Directorate General XVII for Energy and the Architect s Council of Europe, London, 1999 (Versão Portuguesa da Ordem dos Arquitectos) Gonçalves, Helder; Graça, João Mariz: Conceitos Bioclimáticos para os Edifícios em Portugal, INETI, 2004 Outros RCCTE: Regulamento das Característicasde Comportamento Térmico em Edifícios, Decreto Lei N. 80/06 de 4 de Abril RCESE: Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios, Decreto Lei N. 79/06 de 4 de Abril SCE: Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios, Decreto Lei N 78/06 de 4 de Abril

51 Agradecimentos: Dados dos Consumos e do Edifício do INETI: EngºHelder g Goncalvez, Arqtº Mariz Graça, Drº António Joyce. Sugestões de Estratégias Bioclimáticas: Profº Correia Guedes

52 Exemplo da Norma Passivhaus

53 Necessidades em Sistemas Passivos A proposta de revisão da norma (Casa Passiva) para Climas Quentes da Europa, as casas devem agora cumprir os seguintes requisitos: Se o arrefecimento é obtido por sistemas maioritariamente passivos osrequisitos do Conforto Interior: Comodefinido pelo modelo Adaptativo no Anexo A.2 ( Temperaturas interiores aceitáveis para projectos de edifícios sem sistemas mecânicos de arrefecimento ) da norma EN Necessidades de aquecimento e Arrefecimento: < 15 kwh/m2.ano Energia primária total: < 120 kwh/m2.ano

54 O 'Desenho Passivo' é assim um termo genérico, e é usado para definir uma abordagem estratégica ao projecto que é aberta a interpretação t por diferentes pessoas em diferentes localidades lid d e climas, com o objectivo de minimizar o consumo energético de combustíveis fósseis para aquecimento, ventilação, iluminação e arrefecimento. Estratégias de projecto para aquecimento e arrefecimento passivo baseiam se na exploração de recursos naturais (ex.: o sol, o céu nocturno). Muito da investigação nesta área foi feita nos Estados Unidos nos anos setenta. Nos anos oitenta, a Europa continuou e desenvolveu mais ainda esta investigação principalmente sobre financiamento da Comissão Europeia em programas de I&D (Investigação e Desenvolvimento). É neste contexto que o conceito Passivhaus foi desenvolvido.

55 Conforto Adaptativo Para a avaliação do conforto térmico nos edifícios pode se optar pela escolha entre: o modelo de conforto originalmente proposto por Fanger ou o modelo Predicted Mean Vote (PMV); o modelo que toma em consideração a capacidade dos ocupantes do edifício de se adaptarem ao clima existente (modelo do conforto adaptativo) Nosanosmaisrecentes, algumas das normas internacionais (ex. a norma USA ASHRAE e a norma Europeia EN 15251) também propõem os modelos de conforto Adaptativo baseados em inquéritos de conforto em espaços reais.

56 Necessidades em Activos Se o arrefecimento é obtido por sistemas activos Requisitos de Conforto Interior: Como definido pelo modelo de Fanger na norma EN (Ex. para edifícios arrefecidos mecanicamente) Necessidades de aquecimento: < 15 kwh/m2.ano Necessidades de arrefecimento: < 15 kwh/m2.ano (este limite poderá ser actualizado e possivelmente reduzido com base em resultados experimentais em edifícios reais) Energia primária total: < 120 kwh/m2.ano A norma proposta, contudo, recomenda que a utilização de sistemasmecânicos mecânicos só deverá ser efectuada se existem limitações técnicas à utilização efectiva de técnicas passivas.

57 Exemplo da aplicação da Norma Passivhaus Avaliação da norma numa tipologia normalizada de uma casa em banda com três a quatro quartos. Isto foi adaptado e optimizado desde as fases iniciais de projecto de modo a obterem se os necessários níveis de conforto e de baixo consumo energético. O exercício revelou que as cargas de aquecimento são relativamente baixas na maioria dos países Europeus do sul e na generalidade são inferiores ao limite de 15kWh/m2. Contudo são reduzidas comparativamente aos consumos energéticos de outros equipamentos como o aquecimento das águas, iluminação e equipamentos. Ficou visível que em muitos casos se deve ter em consideração as cargas de arrefecimento mas que frequentemente as mesmas podem ser supridas totalmente com estratégias passivas.

58 A proposta de um protótipo ói simples não condiciona i os arquitectos na concepção do desenho da casa. Consiste numa plantarectangular, com dois quartos e um telhado plano, com uma área útil total de 110 m2. A planta tipo apresentada pode ser facilmente alargada, contemplando maior número de divisões e/ou área de pavimento. O nível de isolamento nas paredes e na cobertura excedem os requisitos mínimos nacionais e a infiltração do ar é controlada (cerca de 0.8 rph a 50Pa). Contudo, isolamento e estanquidade do ar não são as características mais importantes nesta proposta. Os três maiores aspectos tidos em consideração na casa proposta são: relação com o sol, ventilação para arrefecimento e forte inércia térmica para controlar as variações de temperatura.

59 Orientação e Soluções

60 Casa de baixo consumo energético em Portugal (Casas Janas) A quantidade de radiação solar em Portugal é muito elevada, mesmo durante a estação de aquecimento. Assim, um factor importante nesta casa é a sua relação com a radiação solar, capturada directamente (janelas) e indirectamente (sistemas solares térmicos). Grandes janelas são orientadas principalmente a sul aumentando os ganhos úteis solares durante o inverno. Menores áreas de envidraçado estão localizadas a este e a oeste com áreas mínimas orientadas a norte. A protecção solar é escolhida de acordo com a orientação: palas nas janelas a sul, assim reduzindo a incidência solar no verão, e estores venezianos exteriores em todas as janelas.

61 Incidência solar de verão, vista de SW

62 Estratégia de ventilação no verão

63 O nível de isolamento nas paredes e na cobertura excedem os requisitos mínimos nacionais e a infiltração do ar é controlada (cerca de 0.8 rph a 50Pa). Contudo, isolamento e estanquidade do ar não são as características mais importantes nesta proposta. 3D da casa Passivhaus proposta para Portugal A nova regulamentação térmica obriga a utilização de painéis solares para aquecimentode águas sanitárias (exceptuando os casos em que a cobertura não tem exposição solar conveniente). A proposta estende a instalação solar térmica para também contribuir para o aquecimento ambiente, com o aumento da área de captação de painéis e usando um sistema hidráulico de calor a baixa temperatura (por exemplo pavimento radiante).