REABILITAÇÃO DO PARQUE PÚBLICO EDIFICADO Eficiência energética no campus do LNEC e comportamento térmico passivo

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1 REABILITAÇÃO DO PARQUE PÚBLICO EDIFICADO Eficiência energética no campus do LNEC e comportamento térmico passivo Armando Pinto apinto@lnec.pt Workshop: RePublic_ZEB, ZEROING IN ON ENERGY. Refurbishment of the public building stock towards nzeb Lisboa, LNEG, 11 de dezembro de 2015 Agenda 1. O campus do LNEC e infraestruturas 2. Consumos de energia 3. ECO-AP 1. ECO.AP Comportamento térmico passivo e proposta de reabilitação NZEB de Intervenção de reabilitação de baixo custo 3. Comportamento térmico passivo e comportamentos 4. Notas finais Armando Pinto LNEC 2 1

2 1. O campus do LNEC Campus de 22 hectares 25 edifícios Área de construção total ~ m 2 Escritórios, laboratórios de ensaio, auditórios, datacenter, infantário, refeitório, alojamento. Armando Pinto LNEC 3 1. O campus do LNEC Edifício Principal, Arantes e Oliveira, de 1952 (Arq Pardal Monteiro). Edifício Sísmica, Ferry Borges, de 1996 Campus do LNEC foi classificado como Monumento de Interesse Público em dezembro de Jardins Gonçalo Ribeiro Telles e Fernão Vaz Pinto Armando Pinto LNEC 4 2

3 1. O campus do LNEC Número de trabalhadores do LNEC de 2008 a 2011 Potência de iluminação de ~700kW (~10W/m 2 ) Potência de aquecimento de 3,6MW Potência de arrefecimento de 2,2MW Espaços climatizados, com vários tipos de sistemas, ex.:, caldeiras a gás, chiller/bomba de calor, VRF, close control, radiadores elétricos e com idades e eficiências diversas. Armando Pinto LNEC 5 2. Consumo de Energia: Eletricidade e gás Consumo de energia elétrica Fonte: Relatório n.º 317/2012-DED/NAICI Armando Pinto LNEC 6 3

4 2. Consumo de Energia: Eletricidade Armando Pinto LNEC 7 2. Consumo de Energia: Energia primária Desagregação por fonte Intensidade de energia primária Fonte: Relatório n.º 317/2012-DED/NAICI e Armando Pinto LNEC 8 4

5 3. ECO.AP Resolução do Conselho de Ministros n.º2/2011 ECO.AP: promoção da eficiência energética nos edifícios da administração Pública, aumentando a eficiência energética em 30% até 2020, face aos valores de consumo atual. LNEC: Investimento EE últimos 3 anos em reabilitação de sistemas de iluminação, postos de transformação e reabilitação de um edifício. Notas sobre iniciativas desenvolvidas em 2012 Armando Pinto LNEC ECO.AP: Comportamento térmico passivo e proposta de reabilitação NZEB de 2012 O edifício de 1980 (Figura 1), Lisboa, 1800m 2. Gabinetes individuais expostos a sul (625 m 2 ) e nave de ensaios a norte. Laboratórios climatizados permanentemente a 22±2ºC (cerca de 75 m 2 ) Aquecedores elétricos nos gabinetes (cerca de 54 kw de potência). A iluminação dos gabinetes fluorescente, com balastros eletrónicos (cerca de 12 W/m 2, DPI=2.2 W/m 2.100lx, perfazendo cerca de 8kW); nave de ensaios com lâmpadas de iodetos metálicos (cerca de 13 kw). Equipamentos: 2.5 W/m 2 A.U=6160W/K, duas vezes superior RECS ref Armando Pinto LNEC 10 5

6 3.1 ECO.AP: Comportamento térmico passivo Diagnóstico: Critérios Conforto térmico 20 a 25ªC (Climatização) Adaptativo (norma EN) Qualidade do ar 984/1476 ppm [CO 2 ] 35 m 3 /(h.p) Consumo de energia elétrica: Perfis RSECE 8.6 kwh/m 2.ano 15.5MWh.ano Critério conforto adaptativo Armando Pinto LNEC ECO.AP: Comportamento térmico passivo Diagnóstico: Conforto térmico, avaliação experimental Resultados de medições: No verão comportamento globalmente satisfatório (bom sombreamento exterior), no inverno temperatura relativamente baixa. Armando Pinto LNEC 12 6

7 3.1 ECO.AP: Comportamento térmico passivo Diagnóstico: Conforto térmico, avaliação experimental Nas semanas mais quente e mais frias são evidenciados os problemas de conforto no inverno. Os diferentes comportamento diferentes, explicam os diferentes resultados nos gabinetes. Semana mais quente Semana mais fria Armando Pinto LNEC ECO.AP: Comportamento térmico passivo Diagnóstico: Conforto térmico, Previsão numérica Clima dados do campus do LNEC Diferença Med vs simulação relevante (ocupantes, janelas, etc) Apesar das incertezas, é previsto que em cerca de 99% tempo ocupação é satisfeito o critério da classe III da norma europeia aplicável a edifícios existentes Armando Pinto LNEC 14 7

8 3.1 ECO.AP: Comportamento térmico passivo Diagnóstico: QAI e ventilação, avaliação experimental Concentração de CO 2 Inferior a 984 ppm Taxa de renovação de ar 0,4 Rph 15 m 3 /h inferior 35 m 3 /h RSECE Apesar de Qar < Qmin RSECE, QAI satisfatória (CO 2 ) Qar RSECE superior ao necessário em espaços com ocupação temporária Armando Pinto LNEC ECO.AP: Comportamento térmico passivo Diagnóstico: Consumo de energia, avaliação experimental Aquecimento determinado por simulação TRY e é 60% acima do limite RSECE! Armando Pinto LNEC 16 8

9 3.1 ECO.AP: Proposta de reabilitação NZEB de 2012 Intervenção na qualidade térmica da envolvente (paredes, cobertura e janelas) e na ventilação natural, permite reduzir substancialmente as necessidades térmicas de aquecimento e de arrefecimento. Melhoria no sistema de iluminação artificial, melhor aproveitamento da luz natural com utilização de tubos de luz, permite reduzir significativamente necessidades de energia Armando Pinto LNEC ECO.AP: Proposta de reabilitação NZEB de 2012 Funcionamento passivo aceitável com 20mm de isolamento (<10% do tempo, 60mm). É vantajoso aplicar isolamento pelo exterior. Contudo, a diferença para isolamento pelo interior é pouco significativa, podendo ser muito mais económica. Climatização As necessidades térmicas são relativamente baixas. Viabilidade económica das medidas com períodos de retorno excessivos. Armando Pinto LNEC 18 9

10 3.1 ECO.AP: Proposta de reabilitação NZEB de 2012 Para se obter um edifício NZEB, preconizou-se uma instalação fotovoltaica, com uma potência de sensivelmente 25 kwp, para compensar os consumos de energia de equipamentos e de iluminação. Investimento significativo se período de retorno excessivo (principalmente nas medidas passivas), inviabilizou intervenções ECO.AP/ NZEB. Armando Pinto LNEC ECO.AP: Intervenções de reduzido investimento Janelas de aço, com vidro simples, sem vedantes. Problemas de infiltração de água e infiltrações de ar. Armando Pinto LNEC 20 10

11 3.2 ECO.AP: Intervenções de reduzido investimento Ensaios com porta ventiladora para avaliar permeabilidade ao ar. Ensaios para avaliar estanquidade à água Avaliação do isolamento sonoro. Ensaios destinados a avaliar estado atual e melhorias. Armando Pinto LNEC ECO.AP: Intervenções de reduzido investimento Colocando vedantes e efetuando rasgos de drenagem nas janelas conseguiu-se melhorar a estanquidade à água, reduzir a permeabilidade ao ar e aumentar o isolamento sonoro em 3 db. Intervenção SCE? (kwh) EUR kgco2 Consumo atual Consumo possivel vedando janelas Redução de 23% Estanquidade à água Estado inicial Pressão (Pa) 0 Surgiu água Estanque 50 - Estanque Surge água. Janela reabilitada com vedantes e rasgos Armando Pinto LNEC 22 11

12 3.3. Comportamento térmico passivo e comportamentos Boas práticas: Atuação dos toldos do edifícios principal Vigilantes nas rondas asseguram que a iluminação se encontra desligada Controlo do sistema de distribuição de água quente Manter desligados equipamentos e iluminação durante períodos de não utilização/ocupação. Constrangimentos: Aspetos de segurança inviabilizam que as janelas permaneçam abertas durante o período noturno. Armando Pinto LNEC Comportamento térmico passivo e comportamentos Dos resultados anteriores, evidencia-se que os ocupante influenciam de forma significativa as condições ambientais interiores (QAI, térmica, iluminação, consumos de energia). Na regulamentação e nos estudos de viabilidade técnica e económica dos edifícios de serviços o fator humano e de controlo é considerado de forma aproximada: Dispositivos de sombreamento atuados quando oa radiação incidente na fachada excede 300 W/m2 (ou 60% do vão) As temperaturas interior situam-se entre 20-25ºC, ou 19 a 27ºC nos edifícios passivos. Ventilação natural caudal constante (não considera freecool pela abertura das janelas). Sistemas mecânicos controlo automático de ar novo em função de concentração de CO 2. Fatores de controlo automático por sensores de ocupação e de disponibilidade de luz natural (0.8 a 1.0) Fator humano pode ter grande influência no uso de energia (iluminação, aproveitamento de ganhos solares, etc), sendo referidos fatores de 1:5 nos consumos de energia. Armando Pinto LNEC 24 12

13 3.3. Comportamento térmico passivo e comportamentos Fonte: Pinto, A. - Occupant behavior and impact on indoor thermal environment Window and shading opening and closing on passive office building in Lisbon. OB 14, Nottingham, 4 August 2014 Manobras de janelas e persianas, varias com utilizador Figure 1 - Number of windows openings Figure 2 - Number of roller shutters manoeuvres Armando Pinto LNEC Comportamento térmico passivo e comportamentos O momento das manobras está muito diretamente relacionado com as horas de entrada e de saída e com a temperatura interior. Armando Pinto LNEC 26 13

14 3.3. Comportamento térmico passivo e comportamentos Figure C.1 - Proportion of window opening specifies in EN Estes utilizadores apresentam um padrão de uso das janelas substancialmente diferente do indicado na norma. A manutenção de janelas aberturas é mais influenciada pela temperatura interior do que pela temperatura exterior. A manutenção das persianas fechadas é influenciada por maior radiação e maior temperatura. Uso de 60% não é desajustado. Armando Pinto LNEC Notas finais No LNEC existem edifícios e espaços com necessidades térmicas quase nulas, devido a uma adequada exposição solar e comportamentos adaptados ao clima. A evolução para edifícios de necessidades energéticas quase nulas é possível, mas o período de retorno do investimento pode ser excessivamente longo, na ausência de financiamento externo. Algumas soluções de melhoria de baixo custo podem ser exploradas e implementadas, melhorando a eficiência energética e minimizando outros problemas construtivos, sendo importante uma perspetiva integrada. Foi evidenciado que existe potencial de aumento da eficiência energética associado à melhoria de comportamentos. Obrigado. Armando Pinto LNEC 28 14