Climatização e Energias Renováveis Relatório de estágio apresentado para a obtenção do grau de Mestre em Equipamentos e Sistemas Mecânicos

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1 Departamento de Engenharia Mecânica Climatização e Energias Renováveis Relatório de estágio apresentado para a obtenção do grau de Mestre em Equipamentos e Sistemas Mecânicos Autor Bruno da Cruz Almeida Orientadores: João Carlos Antunes Ferreira Mendes Professor Adjunto, ISEC Pedro António Quinta Ferreira Miraldo Professor Adjunto, ISEC Orientador na empresa: Nuno Miguel Augusto Tomás Eng. Electromecânico, Sócio Gerente, Enernatura, Lda Coimbra, Dezembro, 2011

2 Agradecimentos Agradecimentos Ao longo de todo o período de estágio, recebi vários apoios que me auxiliaram nomeadamente nas actividades realizadas, e na elaboração do presente relatório. Por este motivo, desejo expressar os agradecimentos a todas as pessoas e instituições que possibilitaram a realização de todas as tarefas que me foram propostas, a integração no mercado de trabalho, e que contribuíram de forma directa ou indirecta para o meu crescimento como profissional da área. Apesar de me sentir muito grato com toda a ajuda recebida, pretendo prestar um agradecimento especial às seguintes individualidades e entidades: à empresa Enernatura, pela oportunidade de realização de um estágio que possibilitou a minha integração no mercado de trabalho. Em particular ao meu orientador na empresa, o Eng.º Nuno Miguel Augusto Tomás pelo apoio e orientação ao longo do estágio, e aos colaboradores da empresa que também proporcionaram condições para o desempenho das tarefas; aos professores do mestrado e orientadores, João Carlos Antunes Ferreira Mendes e Pedro António Quinta Ferreira Miraldo, por todo o apoio prestado na elaboração do presente relatório, por toda a disponibilidade, atenção e apoio durante todo o período do estágio curricular; ao Eng.º Francisco Barros, colaborador da empresa, que apesar de não possuir qualquer papel de orientação, contribuiu de forma significativa para a minha integração nas actividades propostas e no mercado de trabalho. Por toda a colaboração, pela forma critica como foram abordadas todas as actividades, e pelo apoio constante em todos os sentidos no período de estágio; Por fim, aos meus familiares e amigos por todo o apoio e dedicação ao longo de toda esta etapa. Bruno Almeida I

3 Resumo Resumo O presente relatório pretende descrever as actividades realizadas durante o período de estágio curricular no âmbito do Mestrado em Equipamentos e Sistemas Mecânicos, no seio da empresa Enernatura, Lda. Pretende-se demonstrar, desta forma, que o conjunto de experiências e actividades desenvolvidas contribuíram para a aquisição de conhecimentos e crescimento profissional do autor, dentro das áreas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC), de Certificação Energética e de Sistemas Solares Térmicos. Após o capítulo 1, de introdução, surgem os capítulos 2 e 3 "Certificação Energética" e "Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado", onde são apresentadas breves noções relativamente às áreas abrangidas pelas tarefas concretizadas. O capítulo 4, "Actividades Realizadas", descreve o conjunto de todas as actividades realizadas. Também aí se discutem as considerações de projecto, as condições de cálculo e a selecção/especificação de equipamentos relativas a um projecto de AVAC realizado. No sentido de apurar conclusões sobre o conjunto de experiências obtidas surge o capítulo 5 de conclusões. Palavras-chave: Certificação Energética; Energia Solar Térmica; AVAC; Orçamentação. Bruno Almeida II

4 Abstract Abstract The present report aims to describe the performed activities during the curricular internship period in the scope of the Master in Mechanical Equipment and Systems at Enernatura, Lda Company. It is intended to demonstrate that the whole experiences and developed activities contributed to acquire knowledge and professional growth of the intern within the areas of Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC), Energetic Certification and Solar Thermal Systems. After the first introductorily chapter, came the chapters two and three of Energetic Certification and Heating, Ventilation and Air Conditioning, where are presented brief notions relatively to the areas addressed by the tasks performed. The chapter four, Performed Activities, describes all the performed activities. Still there, are discussed the project considerations, calculus conditions and the specification/selection of equipment relative to a HVAC project performed. In the sense of gathering conclusions about the whole experiences obtained, comes the fifth chapter of conclusions. Keywords: Energetic Certification, Solar Thermal Energy, HVAC, Budgeting. Bruno Almeida III

5 Índice ÍNDICE Índice... iv Índice de Figuras... v Índice de Tabelas... vi Simbologia e Abreviaturas... vii Capítulo 1. Introdução Âmbito Apresentação da empresa Objectivos... 3 Capítulo 2. Certificação Energética Introdução Categorias dos Edifícios e Regulamentos Aplicáveis Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios... 8 Capítulo 3. Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Introdução Tipos de sistemas Classificação dos sistemas Equipamentos terminais Capítulo 4. Actividades realizadas Introdução Orçamentação Análise Técnico-Económica entre sistemas de Climatização Estudo comparativo entre caldeiras Levantamentos de informação em edifícios residenciais Orientação do edifício Levantamento Dimensional Sistemas de AQS e Climatização Projecto de AVAC Projecto para Lar Residencial Concepção e Dimensionamento de Sistemas Solares Térmicos Sistema de águas quentes sanitárias para Lar Residencial Capítulo 5. Conclusões Capítulo 6. Referências bibliográficas Bruno Almeida IV

6 Índice de Figuras ÍNDICE DE FIGURAS Figura 3.1: Diagrama esquemático de uma instalação VAC. HAP4.51/Carrier Figura 3.2: Diagrama esquemático de uma instalação de VAC. HAP4.51/Carrier Figura 3.3: Conjunto de unidade interior e exterior de Ar Condicionado. Daikin Emura Figura 3.4: Diagrama esquemático de sistema VRC. Daikin Figura 3.5: Emissores em chapa de aço (à esquerda) e de alumínio ( direita). BaxiRoca Figura 3.6: Ventiloconvectores. Modelo de chão à esquerda e modelo de tecto à direita. Daikin Figura 3.7: Diagrama esquemático de instalação de um ventiloconvector. HAP4.51/Carrier Figura 3.8: Definição de Zona Ocupada segundo a EN Figura 3.9: Difusor rotacional e grelha de insuflação Figura 4.1: Folha de cálculo para dimensionamento de radiadores Figura 4.2: Vistas dos alçados principal (à esquerda) e lateral do edifício (à direita) Figura 4.3: Vistas de planta do piso 0 (à esquerda) e do piso 1 (à direita) Figura 4.4: Folha de cálculo dos radiadores de alumínio Figura 4.5: Desempenho do sistema solar térmico Figura 4.6: Esquema de princípio do sistema de aquecimento central e do sistema de AQS Figura 4.7: Caldeira a Pellets (à esquerda) e Caldeira a Gasóleo (à direita) Figura 4.8: Tempo de retorno do investimento Figura 4.9: Emissões anuais de kg de CO 2 para atmosfera Figura 4.10: Registo fotográfico da envolvente exterior Figura 4.11: Registo fotográfico da medição das envolventes envidraçadas e opacas Figura 4.12: Sistemas de AQS e Climatização Figura 4.13: Vista de alçado principal do edifício Figura 4.14: Vista de planta do piso 0 do edifício Figura 4.15: Caracterização das envolventes. Hourly Analysis Program 4.51 (Carrier) Figura 4.16: Caracterização dos sistemas. Hourly Analysis Program 4.51 (Carrier) Figura 4.17: Caracterização dos equipamentos centralizados. Hourly Analysis Program 4.51 (Carrier) Figura 4.18: Folha de cálculo de diâmetro de tubagens Figura 4.19 : Folha de cálculo de diâmetros das condutas de ar Figura 4.20: Valores máximos admissíveis de velocidade do ar no interior de condutas. Fichas Técnicas Soler & Palau Figura 4.21: Vista da Planta da Cobertura com a instalação dos colectores solares Bruno Almeida V

7 Índice de Tabelas ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1: Classificação dos Edifícios de acordo com a data do pedido de licenciamento... 6 Tabela 2: Regulamentos aplicáveis às categorias dos edifícios... 7 Tabela 3: Constituição dos pisos da habitação Tabela 4: Temperaturas interiores para os espaços da habitação Tabela 5: Cargas Térmicas da Habitação Tabela 6: Consumos diários de AQS Tabela 7: Cálculo da potência da caldeira Tabela 8: Consumos do sistema de aquecimento central. Relatório HAP4.51 (Carrier) Tabela 9: Consumos energéticos anuais globais da caldeira Tabela 10: Consumos e custos energéticos associados à caldeira a pellets Tabela 11: Consumos e custos energéticos associados à caldeira a gasóleo Tabela 12: Análise dos custos de aquisição e consumo das caldeiras Tabela 13: Análise do número de abastecimentos mensais do equipamento Tabela 14: Espaços constituintes da área destinada a servir como Lar Residencial e Centro de Actividades Ocupacionais Tabela 15: Descrição do edifício quanto às áreas e tipologia Tabela 16: Condições exteriores de projecto Tabela 17: Condições ambiente de referência Tabela 18: Caudais mínimos de ar novo Tabela 19: Valores globais de carga térmica do edifício Tabela 20: Especificação dos ventiloconvectores Tabela 21: Especificações da unidade de tratamento de ar novo da cozinha Tabela 22: Especificações das unidades de tratamento de ar novo das zonas 1, 2 e Tabela 23: Especificações das unidades de tratamento de ar Tabela 24: Especificações dos ventiladores de extracção Tabela 25: Especificações do ventilador de extracção para a cozinha Tabela 26: Especificação das características da Bomba Tabela 27: Especificação das características da Bomba Tabela 28: Especificação das características da Bomba Tabela 29: Especificação das características da Bomba Tabela 31: Considerações para cálculo das necessidades de consumo de AQS Tabela 32:Valores de consumo diário por utilizador (solução alternativa) Tabela 33: Considerações para o cálculo das necessidades de consumo de AQS (solução alternativa) Tabela 34: Especificação das características dos colectores solares Tabela 35: Especificações das características dos depósitos de acumulação Tabela 36: Especificações da caldeira de apoio Tabela 37: Especificação das características das bombas do sistema solar térmico Tabela 38: Espessuras mínimas de isolamento para tubagens de transporte de fluidos quentes Tabela 39: Especificações das espessuras de isolamentos Bruno Almeida VI

8 Simbologia e Abreviaturas SIMBOLOGIA E ABREVIATURAS Simbologia Sist. - Sistemas P- Potência U - Coeficiente de transmissão térmica superficial ψ - Coeficiente de transmissão térmica linear c - Calor Específico Bruno Almeida VII

9 Simbologia e Abreviaturas Abreviaturas AQS - Águas Quentes Sanitárias AVAC - Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado SCE - Sistema de Certificação Energética RCCTE - Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios RSECE - Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização nos Edifícios CE - Certificado Energético DCR - Declaração de Conformidade Regulamentar HsC - Habitações Sem Climatização HcC - Habitações Com Climatização PESsC - Pequenos Edifícios de Serviços Sem Climatização PEScC - Pequenos Edifícios de Serviços Com Climatização GES - Grandes Edifícios de Serviços QAI - Qualidade do Ar Interior Nic - Necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento Nvc - Necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento Nac - Necessidades nominais anuais de energia para produção de águas quentes sanitárias Ntc - Necessidades nominais globais de energia primária Nt - Valor limite máximo regulamentar para as necessidades anuais globais de energia primária para climatização e águas quentes. Rph - Renovações por hora GD - Graus-dia PQ - Perito Qualificado VAC - Volume de Ar Constante CAV - Constant Air Volume VAV - Volume de Ar Variável UTA - Unidade de Tratamento de Ar UTAN - Unidade de Tratamento de Ar Novo VRV - Volume de Refrigerante Variável HAP - Hourly Analysis Program Bruno Almeida VIII

10 Introdução Capítulo 1. INTRODUÇÃO 1.1. Âmbito O Mestrado em Equipamentos e Sistemas Mecânicos, ministrado pelo Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, consiste num curso de especialização com a duração de dois anos lectivos. O primeiro ano integra dez unidades curriculares leccionadas e o segundo ano integra uma única unidade curricular que é integralmente destinada à execução de um projecto ou à realização de um estágio de natureza profissional, com apresentação de um relatório final. No âmbito da unidade curricular do segundo ano de Mestrado, mais concretamente, na área de especialização de Projecto, Instalação e Manutenção de Equipamentos Térmicos, surgiu a oportunidade de realização de um estágio curricular na empresa Enernatura, Lda. Tratando-se de uma empresa que tem como mercado, as energias renováveis, certificação energética de edifícios e a climatização, a Enernatura apresentou-se como sendo uma empresa dinâmica e bem situada no seu mercado que poderia proporcionar ao aluno actividades que se enquadrassem perfeitamente na área de especialização do presente mestrado. Com o devido interesse, o aluno efectuou um primeiro contacto com a empresa. Contacto esse que numa fase posterior com a concordância do Conselho Técnico-Científico resultou num acordo entre ambas a instituições. Desta forma, foi apresentada à empresa, uma proposta de estágio curricular com a duração de 1560 horas Apresentação da empresa A empresa que acolheu o autor para a realização do estágio, foi fundada em 2008, por quatro sócios, entre os quais, se encontram actualmente o Eng.º Nuno Miguel Augusto Tomás, e o Sr. Luís Miguel Duarte Dias. Tendo numa fase inicial, a infra-estruturas da empresa localizadas num pequeno escritório no centro de Coimbra, o rápido crescimento obrigou a uma mudança para instalações maiores. No momento, a empresa Enernatura dispõe de um edifício administrativo localizado na Rua Alto das Forcadas, Fracção D - 1º Esq, , Ponte de Eiras. Além da sede, a empresa Bruno Almeida 1

11 Introdução dispõe igualmente de um armazém localizado na Urbanização da Pedrulha, nomeadamente na Rua do Cardal, lote 13, Coimbra. A Enernatura faz parte de um grupo formado duas empresas, no qual se engloba também a empresa WattMondego. A primeira é uma empresa de instalação de sistemas de energias renováveis, consultadoria energética, e certificação energética no âmbito do Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE). No seu portfólio possui actualmente inúmeras instalações de sistemas de microprodução com painéis solares fotovoltaicos, bem como a instalação de inúmeros sistemas de energia solar térmica, tanto a nível residencial, com a nível de Instituições Particulares de Solidariedade Social. Realizaram-se ainda algumas instalações de sistemas de climatização, e a execução de muitos processos de certificação energética para edifícios de habitação. A segunda, é uma empresa dedicada à área de projectos de grandes edifícios, no qual tem na vertente de projectos de AVAC, Auditorias Energéticas e Certificação Energética no âmbito do Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE), a área com maior experiência. Da sua actividade resultaram, projectos de AVAC para edifícios de serviços novos e Auditorias Energéticas de edifícios de serviços existentes, e Certificação Energética de ambos os tipos de edifícios. O grupo de empresas apresentado, tem como missão promover a eficiência energética através da elaboração de projectos abrangidos pelo RCCTE e RSECE, caracterizados pela escolha de soluções tecnológicas e construtivas de elevado grau de eficiência. Promover a certificação energética de edifícios, sugerir e apoiar na implementação de opções de melhoria do seu desempenho energético. Promover o aproveitamento e a utilização das fontes de energia renovável disponíveis, contribuindo para a redução da dependência energética externa do país e fomentando a criação de novas actividades económicas, tal como a microprodução, e produção de águas quentes por intermédio de fontes renováveis. Participar no alcance da meta relativa a edifícios neutros em termos de emissões de gases com efeito de estufa e de utilização de energia, através da introdução de eficiência energética e da integração de sistemas de energias renováveis em edifícios, contribuindo assim para o desenvolvimento sustentável da região e do país. O estágio curricular foi realizado na empresa Enernatura, no entanto, no âmbito das actividades que surgiram, houve a necessidade de prestar serviços para a WattMondego. Desta forma, todas as actividades descritas no presente documento relacionadas com a área de Bruno Almeida 2

12 Introdução projecto, e de certificação energética de grandes edifícios de serviços, foram serviços prestados para a empresa WattMondego Objectivos O presente estágio curricular teve como objectivo principal aprofundar e consolidar os conhecimentos académicos em contexto do trabalho, e desta forma dotar o aluno das ferramentas necessárias para uma melhor integração no mercado de trabalho. Assim sendo, no seio da empresa Enernatura foi estabelecido um conjunto de objectivos que se encontram distribuídos pelas várias áreas de actividade da empresa. As actividades previstas na vertente de certificação energética foram nomeadamente levantamentos no âmbito de edifícios de habitação. Com esta actividade o objectivo seria a aquisição de conhecimentos relativamente à vertente energética de edifícios que lhe permitisse prestar um apoio ao departamento de certificação energética. Não obstante, a mesma actividade pretendia também possibilitar ao estagiário a aquisição de experiências, que lhe permitiriam fazer uma análise do panorama da gama residencial tanto de soluções construtivas, como de equipamentos. Relativamente à área de AVAC, as actividades planeadas foram nomeadamente, a elaboração de estudos de viabilidade de instalação de sistemas, estudo de necessidades térmicas dos edifícios, e colaboração em projectos de execução. O pretendido com as actividades previstas seria que o aluno adquirisse conhecimento e desenvolvesse competências que lhe permitissem tanto projectar novas soluções, identificar problemas, e estudar soluções tendo em conta a respectiva viabilidade económica e fiabilidade dos sistemas. No âmbito do aquecimento de águas sanitárias, foi previsto um conjunto de actividades entre as quais se apresentaram levantamentos e estudos de viabilidade dos sistemas. Relativamente a esta área, os objectivos seriam similares aos apresentados anteriormente para os sistemas de AVAC. Por fim, a actividade prevista como sendo a principal actividade do aluno na empresa, foi efectivamente a orçamentação. Esta actividade teria a intenção de possibilitar ao mesmo, a capacidade para efectuar estimativas orçamentais para propostas de sistemas efectuadas por clientes, e em simultâneo, o contacto com fornecedores, com os custos praticados e gamas de equipamentos existentes no mercado. Com isto, pretendia-se a aquisição de conhecimento e Bruno Almeida 3

13 Introdução experiências que possibilitassem o estudo e comparação de produtos, a nível de custos, características, fiabilidade, modo de fornecimento, entre outros parâmetros. Com o estágio curricular no realizado, pretendia-se uma boa integração do autor na empresa, bem como em todas as actividades propostas durante o período estabelecido. Bruno Almeida 4

14 Certificação Energética Capítulo 2. CERTIFICAÇÃO ENERGÉTICA 2.1. Introdução O aumento da preocupação a nível mundial, com factores de carácter poluente, levou a que as comunidades internacionais tivessem a necessidade de analisar os seus contributos a nível de emissões de gases poluentes para atmosfera. Facto que se encontra directamente relacionado com áreas como a indústria, transportes, sector residencial, entre outros. Estima-se que em 2002, o sector residencial e terciário, sector constituído maioritariamente por edifícios, absorvia mais de 40 % do consumo final de energia da Comunidade Europeia. Desta forma, verificou-se ser importante reduzir os consumos de energia, e consequentemente reduzir as emissões de gases poluentes para atmosfera associados a esses consumos. O consumo energético necessário para obter as condições consideradas adequadas num edifício e a poluição associada dependem da concepção dos sistemas, dos equipamentos escolhidos, da utilização do sistema e da sua manutenção. Desta forma, para garantir uma utilização de energia minimamente aceitável é necessário impor restrições no tipo de materiais e fluidos que podem ser utilizados. Esta necessidade leva a que seja necessária a implementação de regulamentos que limitem as soluções possíveis às tecnicamente aceitáveis e que possibilitem consumos energéticos minimamente aceitáveis. A publicação da directiva europeia 2002/91/CE, veio estabelecer os requisitos para a elaboração de um sistema de certificação para estado membro, consoante as condições climáticas externas e as condições locais, bem como as exigências em matéria de clima interior e rentabilidade económica. A legislação nacional encontra-se suportada por três decretos de lei que estabelecem os requisitos que devem ser verificados relativamente à eficiência energética, qualidade do ar interior, ensaios de recepção de sistemas após a conclusão da sua construção, manutenção e monitorização do funcionamento dos sistemas de climatização, inspecções periódicas e responsabilidade pela condução dos sistemas. O Decreto-lei 79/2006 denominado de Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização dos Edifícios e o Decreto-lei 80/2006 denominado de Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Bruno Almeida 5

15 Certificação Energética Edifícios constituem a legislação em vigor que enquadra os critérios de conformidade a serem observados nas inspecções a realizar no âmbito do Decreto-lei 78/2006. Assim sendo, o Sistema de Certificação Energética (SCE) tem como objectivo assegurar a aplicação regulamentar em todos os edifícios de habitação e de serviços de acordo com as exigências e disposições contidas no RCCTE e RSECE, certificar o desempenho energético e qualidade do ar interior, e identificar medidas de melhoria de desempenho aplicáveis aos edifícios e respectivos sistemas energéticos Categorias dos Edifícios e Regulamentos Aplicáveis Uma vez que os consumos variam significativamente consoante o tipo de edifício e sistemas de climatização, os edifícios abrangidos pelo SCE encontram-se classificados com base na área útil, função ao qual se destina o edifício, e na potência térmica dos sistemas implementados ou preconizados. A partir desta categorização, cada um é associado a um determinado regulamento tendo em conta a área útil e categorias do edifício, e a data de entrada do pedido de licenciamento ou autorização de construção. Na tabela 1, encontram-se classificados os edifícios em novos ou existentes, consoante a data de entrada do pedido de licenciamento ou pedido de construção, segundo a portaria nº 461/2007, para efeitos de aplicação do SCE." Tabela 1: Classificação dos Edifícios de acordo com a data do pedido de licenciamento Tipo Edifícios Novos Edifícios Existentes Data de entrada do pedido de licenciamento ou autorização de construção Posterior a 1 de Julho de 2007, GES e Edifícios de Habitação com uma área útil superior a 1000m 2 ; Posterior a 1 de Julho de 2008, PES e Edifícios de Habitação com uma área útil inferior a 1000m 2. Anterior a 1 de Julho de 2007, GES e e Edifícios de Habitação com uma área útil superior a 1000m 2 ; Anterior a 1 de Julho de 2008, PES e Edifícios de Habitação com uma área útil inferior a 1000m 2. Bruno Almeida 6

16 Certificação Energética Na tabela 2, encontra-se a classificação dos edifícios e seu enquadramento relativamente aos referidos regulamentos. Tabela 2: Regulamentos aplicáveis às categorias dos edifícios Tipo Categorias dos Edifícios Regulamentos Aplicáveis Edifícios de Habitação Novos sem Sist. de Climatização - P 25kW (HsC) Novos com Sist. de Climatização - P > 25kW (HcC) Existentes sem Sist. de Climatização - P 25kW (HsC) Existentes com Sist. de Climatização - P > 25kW (HcC) Novos com P 25kW (PESsC) RCCTE RCCTE e RSECE RCCTE RCCTE RCCTE Edifícios de Serviços Pequenos* (PES) Ap < 1000 m 2 Grandes* (GES) Ap 1000 m 2 Equipamentos e Sistemas de Climatização com P 25 kw Novos com P > 25kW (PEScC) Existentes com P 25kW (PESsC) Existentes com P > 25kW (PEScC) Novos ( 3 anos de uso) Novos após 1ª AE (>3 anos de uso) Existentes Novos Existentes RCCTE e RSECE (E e QAI) RCCTE RSECE RSECE- Energia e QAI RSECE- Energia e QAI RSECE- Energia e QAI RSECE RSECE Edifícios como centros comerciais, hipermercados e piscinas aquecidas cobertas, com uma área útil superior a 500m 2, são igualmente considerados GES, independentemente de dispor ou não de sistema de climatização. Para os edifícios grandes de serviços existentes, o processo de certificação implica uma auditoria energética e à qualidade do ar interior (QAI). Bruno Almeida 7

17 Certificação Energética 2.3. Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios O RCCTE é o regulamento que estabelece as regras a observar no projecto de todos os edifícios de habitação e dos edifícios de serviços sem sistemas de climatização. O método proposto pressupõe uma análise do comportamento do edifício face aos consumos inerentes à sua utilização, nomeadamente de aquecimento, arrefecimento e de AQS. Factor esse, que é caracterizado consoante um conjunto de índices e parâmetros, tal como o das necessidades anuais de energia útil para aquecimento (Nic), o das necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento (Nvc), as necessidades nominais anuais de energia para produção de águas quente sanitárias (Nac), e as necessidades globais de energia primária (Ntc). A quantificação destes é efectuada com base num conjunto de parâmetros complementares, entre os quais se enumeram os coeficientes de transmissão térmica superficiais (U) e lineares (ψ) dos elementos da envolvente, a inércia térmica do edifício ou fracção autónoma, factor solar dos envidraçados, taxa de renovação do ar e o zoneamento climático do edifício. Não obstante, para garantir a qualidade do ar interior e conforto térmico, e produção de água quente sanitária são também utilizados valores de referência. Segundo o artigo 14.º do RCCTE, o valor de referência de temperatura do ar ambiente interior é de 20ºC para a estação de aquecimento. Para a estação de arrefecimento os valores de referência para garantir boas características termo-higrométricas do ar no interior são de 25ºC e uma humidade relativa de 50%. Relativamente à qualidade do ar interior, o regulamento fixa um valor mínimo de 0,6 renovações por hora. Por fim, relativamente à produção de AQS, o consumo de referência é de 40 litros de água quente a 60ºC por habitante e por dia. Nos certificados abrangidos pelo RCCTE, a classe energética do edifício é obtida a partir da razão entre as Ntc e o valor limite máximo regulamentar para as necessidades globais de energia primária para climatização e águas quentes. O Nt difere de edifício para edifício, uma vez que este parâmetro é calculado com base no factor de forma 1 e dos graus-dia 2 do edifício. 1 Factor de Forma é o quociente entre o somatório das áreas da envolvente exterior e interior do edifício ou fracção autónoma com exigências térmicas e o respectivo volume interior correspondente. 2 Graus-dias de aquecimento de base 20ºC, é um número que caracteriza a severidade de um clima durante a estação de aquecimento e que é igual ao somatório das diferenças positivas registadas entre uma dada temperatura de base (20 C) e a temperatura do ar exterior durante a estação de aquecimento. Bruno Almeida 8

18 Certificação Energética Figura 2.1: Classificação Energética Para emitir a DCR de um projeto de edificação ou para se proceder à certificação de um edifício é necessário efectuar a recolha de informação de todos os parâmetros relacionados com o edifício. Nesta fase, o perito qualificado deve recorrer sempre à informação que melhor reflicta a realidade de construção, equipamentos utilizados e sistemas instalados. No entanto, tal informação deverá encontrar-se devidamente suportada por evidências recolhidas e verificadas pelo próprio, tal como catálogos de equipamentos e soluções instaladas, relatórios fotográficos, projecto de arquitectura, entre outros. Bruno Almeida 9

19 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Capítulo 3. AQUECIMENTO, VENTILAÇÃO E AR CONDICIONADO 3.1. Introdução Com o objectivo de garantir o conforto térmico e QAI no interior dos edifícios, naturalmente são instalados, embora na sua maioria em GES, sistemas de AVAC. No entanto, com a entrada em vigor do SCE, a implementação destes sistemas deve obedecer a um conjunto de requisitos impostos pelo RSECE que visam estabelecer condições mínimas para a obtenção de um conforto térmico e QAI, com a maior eficiência possível. Assim sendo, deve existir imediatamente na fase de projecto a preocupação em garantir o cumprimento desses requisitos e a concepção de um sistema o mais eficiente possível, dentro das possibilidades do projecto. Deste modo, pode-se facilmente ter uma percepção da influência que os regulamentos atingem nos projectos de AVAC. De seguida serão apresentados numa perspectiva geral os principais tipos de sistemas de AVAC Tipos de sistemas Actualmente, com o aumento progressivo de novas soluções para climatização no mercado, existem várias formas de caracterizar os sistemas, e por vezes a classificação de um sistema pode-se tornar uma tarefa algo complexa devido ao conjunto de parâmetros existentes nos novos sistemas de climatização. No entanto, neste contexto serão apresentados os dois tipos de classificação que são mais utilizados e que no entender do estagiário parecem ser mais pertinentes. Entre os tipos de caracterização dos sistemas de climatização, encontram-se a classificação tendo em conta a área servida pelos sistemas e tendo em conta o tipo de fluido térmico existente. Bruno Almeida 10

20 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Classificação dos sistemas Em função da área servida pelos sistemas Segundo a área servida pelos sistemas de climatização, os sistemas podem ser classificados por sistemas centralizados ou sistemas individuais. Entende-se por um sistema centralizado, um sistema que serve a totalidade, ou pelo menos, uma grande parte do edifício. Neste tipo de sistemas existe um elemento produtor, que se encontra normalmente instalado numa área técnica do edifício, no qual apenas os técnicos responsáveis pela manutenção têm acesso, e a climatização dos espaços é assegurada a partir de um circuito primário que transporta o fluido térmico desde o equipamento até aos espaços a climatizar. Por sua vez, um sistema individual é um sistema que serve apenas um espaço do edifício, ou seja, um sistema no qual o sistema produtor normalmente não se encontra instalado em áreas técnicas, mas em áreas mais próximas dos espaços a climatizar, onde seja possível a sua instalação. Os sistemas do tipo Split 3, são sistemas que normalmente são considerados do tipo individual. Este tipo de classificação torna-se importante no que toca ao cumprimento de requisitos impostos pelo RSECE. Segundo o artigo 14.º do Capitulo V, "O recurso a unidades individuais de climatização para aquecimento ou arrefecimento em edifícios de serviços licenciados posteriormente à data da entrada em vigor do Decreto-Lei nº 118/98, de 7 de Maio, ou em cada uma das suas fracções autónomas, só é permitido nos espaços que apresentem cargas térmicas ou condições interiores especiais em relação às que se verificam na generalidade dos demais espaços da fracção autónoma ou edifício, ou não ultrapassarem 12 kw de potência instalada de ar condicionado por edifício ou fracção autónoma, ou quando houver dificuldades técnicas ou impedimentos fortes de outra qualquer natureza devidamente justificados e aceites pela entidade licenciadora." 3 Denomina-se comercialmente por unidades do tipo Split, as unidades individuais de ar condicionado. A tradução da palavra da Língua Inglesa, Split, significa divisão, pelo que remete para um sistema adequado para uma divisão. Bruno Almeida 11

21 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Em função do fluido térmico Sistemas "Tudo-Ar" Nos sistemas do tipo "tudo ar", o ar é acondicionado e filtrado numa unidade de tratamento de ar, e o mesmo é transportado por intermédio de redes de condutas até aos espaços a climatizar. A este tipo de instalações estão normalmente associadas condutas de grandes dimensões, uma vez que o transporte do ar é realizado a baixas velocidades. Pelo que este aspecto exige alguma compatibilidade por parte da especialidade de Arquitectura que deverá prever a existência de "courettes", e tectos falsos. Estes sistemas encontram-se subdivididos por sistemas de conduta simples e sistemas de dupla conduta. Os sistemas de dupla conduta são sistemas constituídos por duas condutas, onde uma é responsável pelo transporte do fluido "frio" e a outra responsável pelo fluido "quente" que posteriormente são misturados numa caixa de mistura para obter as condições desejadas e os do conduta simples, onde o ar é transportado nas condições desejas por uma única conduta. No entanto, os sistemas de dupla conduta, devido ao grande volume que ocupam e elevado custo, não são muito utilizados. Os sistemas de conduta simples mais utilizados são os sistemas VAC e os VAV. Relativamente ao primeiro, o caudal de ar insuflado é constante, e a alteração das condições de insuflação do ar apenas se consegue a partir de uma variação da temperatura. Nestes casos, o controlo é efectuado directamente sobre a potência das baterias da unidade de tratamento de ar (UTA), que varia conforme a variação da carga térmica dos espaços. Por sua vez, nos sistemas de VAV a temperatura de insuflação é constante, variando apenas o caudal de ar de forma a garantir a remoção das cargas térmicas dos espaços. Nestes casos, o controlo é efectuado directamente sobre os ventiladores de insuflação. Uma instalação de VAC, pode ser ainda classificada por sistema com uma só zona ou sistema com várias zonas. Num sistema de uma só zona, o ar distribuído para os espaços a climatizar não sofrerá nenhuma alteração de condições até entrar no espaço, pelo que em todos os espaços será insuflado ar com as mesmas características. Este tipo de instalações é adequado para edifícios onde não se verifique grande variação de cargas térmicas, uma vez que não permite o controlo de temperatura individual em cada divisão. Bruno Almeida 12

22 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Uma vez que, normalmente as cargas térmicas num edifício não variam de forma semelhante durante todo o ano, existe a possibilidade de instalar uma UTA para cada uma das zonas com condições diferentes. Deste modo, passamos a ter um sistema de VAC com várias zonas. Apesar de não ser uma solução que permita um controlo individual das condições interiores em cada divisão, permite um controlo de temperatura em cada um das zonas climatizadas. Uma instalação deste género poderá apresentar-se como uma solução efectiva para um edifício com fachadas com orientações opostas, onde seria de esperar a instalação de uma UTA para a zona que correspondesse a uma orientação e a instalação de outra UTA para a zona que correspondesse à orientação oposta. Não obstante, no caso de não existir grandes flutuações de cargas térmicas, a utilização de baterias de reaquecimento terminal poderá ser uma alternativa viável. Associados a estes sistemas existe naturalmente um sistema de extracção. Apesar de este tipo de sistemas ser o mais utilizado, apresenta-se como uma solução com grandes consumos de ventilação, pelo que começa a surgir a tendência na diminuição de instalações com este tipo de sistema. Na figura 3.1, encontra-se representado o diagrama esquemático de um sistema de VAC, com a opção de baterias de reaquecimento terminal. Figura 3.1: Diagrama esquemático de uma instalação VAC. HAP4.51/Carrier Bruno Almeida 13

23 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Como referido anteriormente, numa instalação de VAV, a temperatura de insuflação é constante, sendo desta maneira, o caudal de ar o parâmetro que sofre ajustes consoante a variação da carga térmica. De modo a garantir uma compensação da carga térmica local, o controlo do caudal é efectuado a partir de registos terminais que em função da temperatura do espaço regulam o caudal insuflado no espaço. Para evitar variações de pressão indesejáveis é imperativo que o sistema de extracção siga a modulação do sistema de insuflação. Este tipo de sistema apresenta a vantagem de obter menores consumos de ventilação relativamente ao anterior, uma vez que o mesmo tem a capacidade de diminuir o caudal com a diminuição das cargas térmicas, no entanto, este apresenta algumas limitações quando as cargas térmicas são muito reduzidas, porque o sistema deve assegurar um caudal mínimo de insuflação. É importante referir que este tipo de sistema está associado normalmente a instalações com "tudo ar novo". Uma vez que, para cargas térmicas muitos baixas o sistema de controlo actua no sentido de diminuir o caudal insuflado, a taxa de ar novo insuflado nos espaços diminui também. No entanto, o sistema deverá garantir os caudais mínimos de ar novo impostos pelo RSECE, e muitas vezes para regimes de cargas térmicas muito baixas o sistemas não conseguem garantir esse caudal. Deste modo, é mais frequente a instalação destes sistemas recorrendo a unidades de tratamento de ar novo, no entanto, para evitar a perda total de energia associada ao ar rejeitado, as unidades de tratamento de ar novo (UTAN's) são normalmente providas de recuperação de calor, ou é instalado exteriormente um recuperador de calor. Este sistema tem como principais vantagens um baixo custo de funcionamento relativamente aos sistemas de VAC, uma vez que os caudais de ar se ajustam à variação de cargas térmicas e um controlo de temperatura ambiente localizado, mesmo que com limitações. Contudo, essa maior capacidade de modelação face às solicitações obriga à concepção de um sistema de maior complexidade, e com maior número de elementos de controlo, o que reporta para maiores custos iniciais, e maiores custos e rigor de manutenção. Na figura 3.2, encontra-se representado o diagrama esquemático de um sistema de VAV, com várias opcionais. Bruno Almeida 14

24 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Figura 3.2: Diagrama esquemático de uma instalação de VAC. HAP4.51/Carrier Sistemas "Tudo-Água" Nos sistemas do tipo "tudo-água", a energia utilizada para compensar as cargas térmicas é transportada a partir de água aquecida, no caso do aquecimento, e por água arrefecida no caso do arrefecimento. Neste caso, a energia é dissipada por equipamentos existentes em cada local, seleccionados com as potências térmicas de acordo com as cargas térmicas previstas para cada local a ser climatizado. Os equipamentos terminais podem ser de natureza convectiva, radiativa, ou mistos. As concepções mais usuais de transporte de energia são nomeadamente, os sistemas com dois tubos, e sistemas com quatro tubos. O primeiro sistema permite apenas a circulação de água quente, ou água arrefecida, pelo que um sistema de climatização com este tipo de sistema de transporte apenas poderá realizar aquecimento, ou arrefecimento. Por sua vez, o segundo sistema, permite a circulação de água arrefecida e água aquecida em simultâneo, pelo que permite ao sistema de climatização associado o aquecimento e arrefecimento em simultâneo. No local, a climatização é realizada por intermédio de um equipamentos terminais a partir da circulação de ar que pode ser natural, ou forçada. Bruno Almeida 15

25 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Uma das grandes vantagens deste tipo de sistemas é efectivamente a possibilidade de controlo individual. Para este tipo de situações o equipamento terminal é seleccionado de acordo com a carga térmica do local, o que possibilita a instalação de um equipamento que possui características adequadas para espaço em questão, e além dessa característica ainda permite uma regulação conforme as variações de carga térmica. Sistemas "Ar-Água" Em sistemas do tipo "Ar-Água", os dois fluidos são utilizados como fluidos térmicos. Como exemplo de um sistema deste tipo, pode ser apresentada uma solução de climatização e ventilação, onde é preconizado um sistema de climatização do tipo "Tudo-Água", e um sistema de ventilação com tratamento de ar, onde o ar é apenas tratado com o intuito de ser insuflado a uma temperatura e humidade, denominadas como neutras 4. Não obstante, sendo ambos sistemas servidos pelo mesmo elemento produtor de calor ou frio. Este sistema, é no fundo um sistema combinado dos sistemas "tudo-ar" e "tudo-água", mas alimentados pela mesma fonte de energia. Todavia existem inúmeras concepções possíveis deste tipo de sistemas. Sistemas de Expansão Directa Os sistemas de expansão directa, são sistemas no qual a climatização se efectua a partir da expansão directa do fluido térmico, que neste tipo de sistemas se trata de fluido frigorigéneo. Neste tipo de equipamentos a unidade interior absorve ou rejeita calor para o espaço a climatizar. Como se trata de um sistema onde existe manipulação de fluido frigorigéneo, isto é, um fluido tóxico e em grande parte, altamente poluente, as instalações deste tipo devem garantir todas a condições de segurança e protecção ambiental. A norma EN define os requisitos de segurança e protecção ambiental relativamente a sistemas frigoríficos e bombas de calor. 4 Entende-se como ar com temperatura e humidades neutras, ar que é insuflado em condições de temperatura e humidade de referência para conforto térmico. A insuflação de ar neste caso não terá o propósito de climatizar um espaço, mas apenas ventilar sem que para o efeito sejam adicionadas quaisquer cargas térmicas ao local. Segundo o RCCTE, os valores de referência para o ar ambiente são nomeadamente, 20ºC para a estação de aquecimento e de 25ºC e 50% de humidade relativa para a estação de arrefecimento. Bruno Almeida 16

26 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado A este tipo de sistemas estão associados equipamentos como splits, multi-splits, VRV's, rooftop, entre outros, não obstante, serão apenas abordados os equipamentos mais presentes no âmbito das tarefas do estagiário. Em edifícios residenciais, cada vez se verifica ser mais comum a instalação de sistemas individuais do tipo split ou multi-split. A fiabilidade, eficiência, e baixo custo inicial deste tipo de sistemas torna estes equipamentos bastante atractivos do ponto de vista do consumidor a nível residencial. A maioria dos sistemas do tipo split é do tipo reversível, pelo que é um equipamento que tem a capacidade de funcionar para aquecimento e arrefecimento ambiente. Os sistemas do tipo split, são sistemas que possuem uma unidade exterior a alimentar apenas uma única unidade interior. Por sua vez, os sistemas do tipo multi-split, possuem uma máquina exterior com capacidade de alimentar várias máquinas, apresentando no entanto, sempre alguma limitação, uma vez que na maior parte dos casos, os sistemas permitem a ligação a um máximo de cinco máquinas interiores. Figura 3.3: Conjunto de unidade interior e exterior de Ar Condicionado. Daikin Emura Em edifícios de serviços, os sistemas de expansão directa mais usuais, são os sistemas de volume de refrigerante variável, denominados de forma abreviada por sistemas VRV. Ao contrário dos sistemas multi-split, estes permitem a ligação a muitas máquinas interiores, pelo que permitem a climatização centralizada de um grande edifício, por inteiro. O princípio de funcionamento dos sistemas VRV é semelhante aos sistemas individuais e do tipo multi-split com a vantagem de poder realizar o aquecimento e o arrefecimento em simultâneo se necessário. Contudo, para o efeito será necessário adoptar uma configuração de três tubos, ao invés de dois tubos, que é a configuração adoptada normalmente. Comparativamente aos sistemas a água, estes sistemas apresentam-se como sistemas de grande eficiência, fácil instalação, manutenção reduzida, e permitem um controlo individual da temperatura ambiente. No entanto, não são tão versáteis, no que trata a alterações. Bruno Almeida 17

27 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Figura 3.4: Diagrama esquemático de sistema VRC. Daikin Equipamentos terminais Unidades Terminais de Água Actualmente existem imensos tipos de equipamentos terminais no mercado para este tipo de sistemas, no entanto em edifícios residenciais, os equipamentos mais comuns são os emissores de alumínio, chapa de aço ou ferro fundido. Comercialmente designados por radiadores, estes surgem como sendo equipamentos pouco dispendiosos e de fácil instalação e regulação. A regulação é realizada por intermédio de uma válvula de regulação que pode ser, ou não, termostática. No entanto o seu funcionamento é restrito ao aquecimento, com temperaturas da água na ordem dos 80/90 ºC. Este facto limita a sua utilização associada a fontes térmicas com potências mais altas, e com capacidade de aquecer água a temperaturas altas, tal como caldeiras. De qualquer modo, é possível associar este tipo de equipamentos a fontes de calor do tipo bomba de calor de baixa temperatura, associadas a temperaturas da água na ordem dos 45ºC, mas esses casos implicam equipamentos com dimensões bastante maiores. Na figura 3.5, encontram-se representados emissores em chapa de aço, e em alumínio. Figura 3.5: Emissores em chapa de aço (à esquerda) e de alumínio ( direita). BaxiRoca Bruno Almeida 18

28 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Por sua vez em edifícios comerciais ou de serviços, com este tipo de sistemas é mais usual a utilização de ventiloconvectores. Este tipo de equipamentos apresenta algumas vantagens relativamente aos anteriores, entre as quais a possibilidade de funcionar em aquecimento e arrefecimento, cujas temperaturas funcionamento são em modo geral, nomeadamente de 45ºC para modo de aquecimento, e de 7ºC para modo de arrefecimento. Figura 3.6: Ventiloconvectores. Modelo de chão à esquerda e modelo de tecto à direita. Daikin Tal, como os equipamentos anteriores, existem inúmeros formatos e modelos, mas estes estão divididos basicamente em modelos de chão e modelos de tecto. Naturalmente são equipamentos um pouco mais dispendiosos, pela maior complexidade, mas apresentam igualmente uma instalação relativamente simples. A regulação deste equipamento do lado da água é efectuada normalmente por intermédio de válvulas de duas ou três vias que são comandadas por intermédio de termóstato ambiente. Todavia, os ventiloconvectores são providos de comando para controlo do ventilador, geralmente até três velocidades. Na figura 3.7, é possível visualizar um esquema de um equipamento terminal do tipo ventiloconvector, com controlo regulado a partir de termóstato aplicado em parede. Figura 3.7: Diagrama esquemático de instalação de um ventiloconvector. HAP4.51/Carrier Bruno Almeida 19

29 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Além dos equipamentos terminais apresentados anteriormente, nomeadamente, os emissores e os ventiloconvectores, existem também disponíveis no mercado uma grande quantidade de soluções para os sistemas de água. Entre outros, surgem equipamentos como injectoconvectores, vigas arrefecidas, sistemas de pavimento radiante, tecto arrefecido e paredes radiantes. No entanto, estes não serão descritos em tanto pormenor, uma vez que, no seio das actividades do estagiário, não se apresentaram equipamentos tão comuns como os apresentados anteriormente. Unidades Terminais de ar À semelhança das unidades terminais de água existem imensos modelos e tipos de unidades terminais de ar. Estes equipamentos têm a função de garantir a difusão do ar quando este entra no espaço ao qual é destinado. Todavia, existe um conjunto de parâmetros que deverão ser controlados para garantir o conforto dos ocupantes no espaço, entre os quais o nível de ruído, a velocidade do ar no volume de controlo do espaço e as temperaturas do ar a insuflar. Além da função que desempenham, estes equipamentos possuem um aspecto visual bastante atractivo que pode conjugado consoante a arquitectura de cada edifício. Tendo em conta a preocupação crescente na redução dos consumos energéticos associados aos sistemas de AVAC, importa preconizar soluções com uma alta eficiência da ventilação. A eficiência da ventilação define-se como a razão entre o caudal de ar novo que efectivamente chega à zona ocupada e o caudal de ar novo insuflado no mesmo. Quanto maior for a eficiência da ventilação, menor será a necessidade de agravar os valores do caudal de ar novo a insuflar, para garantir os caudais mínimos de ar novo insuflado impostos pelo RSECE, o que resulta num consumo menor de energia por parte dos ventiladores. Além da preocupação a nível energético, o regulamento impõe um valor máximo de 0,2m/s para a velocidade do ar no interior da zona ocupada de um espaço. Segundo a norma EN13779, a zona ocupada encontra-se definida de acordo com o representado na figura 3.8. Bruno Almeida 20

30 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Figura 3.8: Definição de Zona Ocupada segundo a EN13779 Uma boa estratégia de difusão do ar conduz a estratificação e velocidades do ar e adequadas, pelo que apenas uma correcta selecção de um difusor possibilita a insuflação do caudal de ar sem qualquer ruído nem velocidades do ar que possam ser incómodos para os ocupantes. A insuflação do ar tratado no espaço ambiente pode ser feita de acordo com duas estratégias, a difusão por mistura e a difusão por deslocamento. Na primeira o ar novo é misturado com o ar existente na sala arrastando desta forma o ar ambiente e todas as partículas em suspensão, acabando por ser extraído. Esta apresenta a vantagem de garantir uma taxa de poluentes e uma temperatura homogéneas em todo o espaço. Por sua vez, na segunda o ar novo é insuflado a nível do pavimento a uma velocidade baixa de modo a não se misturar com o ar ambiente, o que forma uma zona de ar fresco junto ao solo em todo o espaço. Á medida que o ar vai aquecendo toda a superfície de ar sobe e arrasta todas as partículas poluentes, acabando estas por extraídas. Esta estratégia tem a vantagem de manter a zona ocupada constantemente com baixo teor de poluentes, contudo, o método apenas funciona para regimes de arrefecimento, uma vez que em regimes de aquecimento o ar teria a tendência de subir directamente para a zona de extracção. Por outro lado, o segundo método não permite uma boa estratificação da temperatura no espaço. A selecção deste tipo de equipamentos é normalmente realizada através de manuais de selecção disponibilizados pelos fabricantes. Consoante o tipo de utilização e do tipo de espaço são seleccionados os equipamentos terminais capazes de realizar uma insuflação do ar com a Bruno Almeida 21

31 Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado maior eficiência possível, garantindo os níveis adequados de ruído e velocidade do ar. Na figura 3.9, encontram-se ilustrados dois tipos de unidades terminais de difusão. Figura 3.9: Difusor rotacional e grelha de insuflação Bruno Almeida 22

32 Capítulo 4. ACTIVIDADES REALIZADAS 4.1. Introdução Neste capítulo, é realizada uma descrição das actividades realizadas pelo estagiário, entre as quais, surgem trabalhos no âmbito de climatização em edifícios de habitação, sistemas de energia solar térmica, certificação energética de edifícios, AVAC e orçamentação. Como já foi referido no Capitulo 1, dado ao mercado onde se insere a empresa, houve uma grande diversidade de tarefas. No entanto, nem todas as tarefas tiveram o mesmo grau de intervenção nem a mesma regularidade de execução. Desta forma, a divisão e subdivisão de capítulos, e subcapítulos, respectivamente apresentados, encontra-se relacionada directamente com o relevo e o peso que as várias actividades tiveram durante o período de estágio curricular. O período de estágio teve início com actividades de baixa responsabilidade, e portanto, apenas com carácter introdutório aos procedimentos da empresa. Na altura, encontrava-se em fase de planeamento a execução de um conjunto de obras de solar térmico para Instituições Privadas de Solidariedade Social. Tratava-se de obras que resultaram da candidatura ao programa do governo de energia solar térmica de Neste âmbito, surgiu assim, a primeira tarefa, que consistiu na análise de soluções preconizadas para os sistemas, com intuito de verificação, complemento das listas de material, ou realização de listas de material para execução das obras. À medida que foram surgindo pedidos para cotação para sistemas de aquecimento central no âmbito residencial, começaram a surgir tarefas de dimensionamento dos sistemas e elaboração de medições. Devido ao carácter introdutório da tarefa, a sua orçamentação ficaria ainda a encargo do orientador de estágio. Contudo, ao fim de um determinado período de tempo, o mesmo viria a ser progressivamente mais integrado, até que passou a ser incluído de forma total nesta actividade. Assim sendo, o dimensionamento e estudo de viabilidade de sistemas de climatização e AQS, para residências e respectiva orçamentação tornou-se a principal actividade ao longo de todo o estágio. Este foi o tipo de actividade corrente, que se realizaram todos dias, e chegou a incluir todas as vertentes da empresa, inclusivamente o orçamento de sistemas solares fotovoltaicos. Todavia, como não se verificou uma aquisição de conhecimentos substancial relativamente ao dimensionamento de sistemas de microgeração, estes não se encontram referenciados no presente documento. No subcapítulo 4.2, encontra-se descrita uma actividade concreta Bruno Almeida 23

33 relacionada com o dimensionamento e estudos de viabilidade económica para pequenos sistemas de climatização. Como apoio ao departamento de certificação energética, foram realizadas algumas saídas pontuais para realizar levantamentos dimensionais e descritivos de edifícios residenciais. Este conjunto de serviços foi realizado num período que corresponde à primeira metade do período de estágio, apresentando-se como uma actividade pontual e restrita a esse período de tempo. No subcapítulo 4.3, é realizada uma descrição da actividade relacionada com a certificação energética. Com abertura dos concursos para candidaturas a incentivos do QREN, surgiu uma oportunidade para as pequenas e médias empresas requalificarem as suas instalações com o apoio de incentivos provenientes do fundo social europeu. Nesse sentido, a empresa realizou os diagnósticos energéticos para um conjunto de entidades que procederam à respectiva candidatura. No âmbito destes programas, foram realizadas tarefas como a análise da facturação energética dos edifícios, levantamento dimensional e caracterização das envolventes. Contudo a maioria das acções realizadas nesta actividade foram igualmente realizadas nas actividades de projecto, com a excepção da análise de facturação energética, pelo que a aquisição de conhecimentos relacionadas com esta tarefa não demonstrou acrescentar grande valor relativamente às restantes actividades já descritas. Por este motivo, a descrição desta actividade não será realizada no presente documento. À semelhança do sucedido na actividade de apoio à certificação energética, surgiu na segunda metade do período de estágio, uma actividade de projecto para grandes edifícios. Apresentando-se como uma actividade pontual foram prestadas colaborações em vários processos, e foi elaborado um projecto de AVAC para um edifício destinado a servir como Lar Residencial. O capítulo 4.4, descreve todas as actividades relacionadas com área de projecto. Bruno Almeida 24

34 4.2. Orçamentação A realização de estudos orçamentais, apresenta-se como a actividade realizada pelo aluno, ao qual foi dedicada mais horas de trabalho. Como referido no subcapítulo 4.1, inicialmente, a actividade residia na realização de medições e dimensionamento de sistemas de climatização. Numa fase posterior, o autor foi sendo gradualmente integrado na actividade de orçamentação. A orçamentação é uma actividade com elevado grau de importância para todo o tipo de serviços. Esta permite informar o potencial cliente, do custo de venda de determinado serviço ou artigo de determinada empresa, indivíduo, ou organização. Deste modo, o cliente obtém uma informação relativamente ao serviço prestado, e pode consoante as suas pretensões compará-las com outros potenciais prestadores de serviços ou vendedores de artigos. Um mercado cada vez mais competitivo, leva a que o papel dos estudos orçamentais tenha cada vez mais importância. Existem muitas abordagens possíveis a esta temática, no entanto, no presente documento, será apresentada uma abordagem adaptada ao mercado e ao tipo de negócio em que se insere a empresa. Sendo a empresa Enernatura, uma empresa instaladora, apresenta-se como uma empresa prestadora de serviços. Assim sendo, fazer uma previsão dos custos de uma obra, o mais aproximadamente possível do custo real efectivo, reporta vários benefícios, entre os quais, o aumento da margem de lucro, e uma maior competitividade relativamente aos concorrentes mais directos, assim como uma maior flexibilidade a nível negocial de propostas realizadas. A actividade de orçamentação neste caso, pressupõe quantificar todos os custos inerentes à execução de uma obra, do material, de deslocações, entre outros. Durante o presente estágio, houve a necessidade de realizar tarefas de nível orçamental, em vários sistemas, desde pequenos sistemas de climatização, sistemas de aquecimento de águas sanitárias, sistemas fotovoltaicos, entre outros. Contudo, não faz parte do presente documento nenhuma informação relativamente à vertente de microgeração, uma vez que, o contacto com este tipo de sistemas ainda não até ao momento suficiente para possibilitar a aquisição de conhecimentos no sentido de poder ser realizada uma descrição com sentido crítico por parte do estagiário. Bruno Almeida 25

35 Nestes casos em particular foram fornecidas listas de material, a partir do qual foram solicitadas aos fornecedores cotações de material. As actividades de carácter orçamental tivera iniciaram com a solicitação de propostas para instalação ou fornecimento de um determinado tipo de sistemas. Após a entrada de cada processo, foram analisados de forma pormenorizada, e caso não se verificasse a necessidade de solicitar informação para a realização de uma proposta, os mesmos passariam a ser classificados consoante o grau de prioridade. Desta forma, todos os processos foram registados e foram executados conforme a prioridade estabelecida. Uma estimativa orçamental de determinado sistema, pressupõe o dimensionamento e a selecção de equipamentos, tarefas que se encontram descritas posteriormente no presente documento, nomeadamente no subcapítulo 4.3, e 4.6. Dado ao mercado para o qual se encontram direccionadas estas actividades, o tempo de resposta pode determinar a adjudicação de um processo, uma vez que na maior parte dos casos os requerentes solicitam cotações a várias empresas. Por outro lado, em edifícios em construção é necessário em alguns casos trabalhar em colaboração com outras especialidades da obra, e consequentemente compatibilizar os tempos de actuação, pelo que um tempo de resposta demasiado longo pode ditar a adjudicação de uma proposta a outra empresa. Assim sendo, consoante o grau de dificuldade que envolvia cada processo, houve uma procura incessante por responder de uma forma breve e concisa. Para tal, foi necessário agilizar processos, e criar uma documentação padrão para a realização de orçamentos, como é o exemplo de folhas de cálculo com todo o material normalmente usado em cada sistema, devidamente classificado de acordo com a sua função, e de folhas de cálculo rápido para dimensionamento dos sistemas, conforme o exemplo demonstrado na figura 4.1. Após o dimensionamento dos sistemas e selecção dos equipamentos a utilizar, são realizadas as medições e cotação dos materiais e acessórios, incluindo os custos complementares de transporte. Ao custo do material, são adicionados os restantes custos relacionados com todo o serviço prestado, nomeadamente o trabalho de engenharia, o trabalho dos instaladores, trabalhos de construção civil, transportes, instalação e arranque dos sistemas preconizados, trabalhos comerciais e por fim a margem comercial da empresa. Bruno Almeida 26

36 Todas as tarefas desenvolvidas neste âmbito implicaram uma pesquisa constante, tanto dos produtos como das soluções existentes no mercado. Para isso foram realizadas várias reuniões com fornecedores com o intuito de adquirir informação relativamente aos produtos, ao seu princípio e regime de funcionamento, e formas de aplicação. Este tipo de informação é essencial para realizar um bom dimensionamento dos sistemas e disponibilizada normalmente em catálogos, tabelas de preços, fichas técnicas, manuais, entre outros. Figura 4.1: Folha de cálculo para dimensionamento de radiadores A actividade de orçamentação veio deste modo proporcionar contacto directo com fornecedores que no âmbito da tarefa, permitiu a aquisição de informação relativamente à vertente económica de todos os processos, assim como preços praticados no mercado tanto para materiais como para serviços prestados, custos de transporte, modos de fornecimentos e modos pagamento no acto de encomendas. Bruno Almeida 27

37 4.3. Análise Técnico-Económica entre sistemas de Climatização A actividade que se segue representa um conjunto de tarefas correntes que surgem de um modo bastante frequente e em paralelo com a tarefa de orçamentação. Esta consiste no dimensionamento e na selecção de pequena dimensão, para moradias, ou pequenos edifícios. Desta forma, e com intuito de acrescentar suporte técnico às propostas realizadas foram efectuados estudos de viabilidade económica, estudos de comparação entre sistemas, e foram realizados documentos com especificações dos equipamentos para acompanhar os orçamentos entregues aos clientes. Neste tipo de atividades, não é em alguns casos efetuado um dimensionamento rigoroso como é feito em outras actividades, tal como em projecto, e em obras de maior complexidade. Devido à baixa complexidade, e dimensão dos sistemas, já existem muitos sistemas normalizados, que muitas vezes são inclusivamente fornecidos pelos fornecedores. Pelo que, muitas vezes, o tempo dispendido para realizar um dimensionamento completo em toda amplitude da obra, acarreta custos, que podem colocar em risco a competitividade das propostas realizadas. Assim sendo, em certos casos, algumas decisões foram tomadas tendo por base a experiência adquirida com o dimensionamento realizado noutros processos e também pela experiência transmitida pelos instaladores com participação activa nas obras. Devido ao facto de se tratar de obras com uma dimensão bastante menor é possível ter um acompanhamento mais próximo do cliente final, e proceder a alterações pontuais de modo a ir ao encontro da total satisfação do mesmo. Embora este tipo de actividade tenha estado relacionada, na sua grande maioria, com edifícios existentes de habitação, também foram preconizadas algumas soluções para edifícios novos. Para este tipo de edifícios, além do levantamento de informação das envolventes e dos equipamentos, foram solicitados outros documentos, nomeadamente, a declaração de conformidade regulamentar (DCR) e projeto de comportamento térmico. Estes documentos assumem uma grande importância, uma vez que especificam ou não, um tipo de sistema de climatização. Pelo que existe a necessidade de preconizar um sistema de climatização que contribua de forma superior, ou igual, para a classe energética prevista para o edifício. Assim sendo, não existe uma liberdade total para preconizar uma solução, uma vez que o RCCTE impõe que seja preconizado um sistema de climatização que prejudique a classe energética Bruno Almeida 28

38 prevista para edifício. O não cumprimento desse requisito impossibilita o cliente de receber a licença de habitação Estudo comparativo entre caldeiras No capítulo que se segue, é apresentada uma actividade que surgiu no âmbito do tema referido, onde foi solicitada uma proposta para a instalação de um sistema de aquecimento central e de aquecimento de águas sanitárias. Foi também pedido que a proposta fosse acompanhada de um estudo comparativo entre uma solução com uma caldeira a gasóleo e outra solução com uma caldeira a pellets. Descrição do Edifício A primeira tarefa consistiu no dimensionamento dos sistemas de climatização e do sistema solar térmico. Desta forma, foi realizado o levantamento das envolventes do edifício. O edifício que se segue, encontra-se localizado numa zona rural no concelho de Coimbra e é constituído por três pisos, que se desenvolvem segundo o demonstrado na tabela 3. Tabela 3: Constituição dos pisos da habitação Designação dos pisos Cave Piso 0 Piso 1 Designação dos espaços Garagem Hall de Entrada, Instalações Sanitárias, Cozinha e Sala Comum Circulação, Instalações Sanitárias e Quartos Nas figuras 4.2 e 4.3 encontram-se ilustradas as vistas dos alçados e das plantas da moradia. Figura 4.2: Vistas dos alçados principal (à esquerda) e lateral do edifício (à direita) Bruno Almeida 29

39 Figura 4.3: Vistas de planta do piso 0 (à esquerda) e do piso 1 (à direita) Cálculo das necessidades térmicas Para realizar o cálculo das cargas térmicas do edifício foi utilizado o software Hourly Analysis Program 4.51 da Carrier (HAP 4.51). Para o efeito, tal como referido no ponto anterior, foi efectuado o levantamento de todas as envolventes assim como calculados os coeficientes de transmissão térmica. Uma vez que, para o presente edifício, não foram disponibilizadas todas as informações relativamente à envolvente, foram adoptados os valores padrão dos coeficientes, das envolventes envidraçadas e opacas, referidos no livro de Coeficientes de Transmissão Térmica de Elementos da Envolvente dos Edifícios - ITE 50, do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC). No entanto, foram respeitados os valores de coeficientes máximos previstos pelo RCCTE. Além do cálculo dos coeficientes de transmissão foram especificadas as temperaturas interiores para cada espaço. Tendo em conta os diferentes tipos de utilização, foram definidas temperaturas interiores para três tipos de espaço. Na tabela 4, encontram-se especificadas as temperaturas interiores para os diversos tipos de espaço a climatizar. Bruno Almeida 30

40 Tabela 4: Temperaturas interiores para os espaços da habitação Designação Temperatura Interior (ºC) Quartos e Salas 20 Instalações Sanitárias 24 Circulações 18 Os valores obtidos no cálculo das cargas térmicas são os apresentados na tabela 5. Tabela 5: Cargas Térmicas da Habitação Ref. Designação dos espaços Área (m 2 ) Potência Aquecimento (W) RCH.02 Hall de Entrada 10,4 1000,0 RCH.03 I.S. 6,3 900,0 RCH.04 Cozinha 23,7 1600,0 RCH.05 Sala Comum 31,8 1800,0 P1.08 Circulação 7,0 700,0 P1.09 I.S. 5,6 800,0 P1.10 Quarto 13,3 1000,0 P1.11 Quarto 15,3 1300,0 P1.12 Quarto Privativo 14,3 1300,0 P1.14 I.S. Privativa 4,9 500,0 Concepção do sistema de aquecimento central e de AQS Sistema de aquecimento Após o cálculo das cargas térmicas, foram dimensionados os radiadores de alumínio, cálculo que foi efectuado por intermédio do catálogo do fabricante. Nesta fase a escolha dos elementos de radiadores, teve em conta vários critérios, entre os quais, o aspecto visual, as dimensões e a emissão calorífica. Desta forma, foram seleccionados os modelos e foi calculado o número de elementos e o modelo de toalheiros necessários para suprir a carga térmica de cada espaço. Na figura 4.4, encontra-se ilustrada a selecção dos radiadores e toalheiros. Bruno Almeida 31

41 Radiadores de Elementos T e (ºC) 80 Modelo Dubal W ( ) T s (ºC) 60 Dubal ,0 16,0 T a (ºC) 20 Toalheiro 1 (x) T m (ºC) 70 Modelo PT W ( ) ΔT água (ºC) 20 PT D-800-H1350mm 1057,9 125,0 ΔT rad-ar (ºC) 49 Toalheiro 2 (xx) Modelo PT W ( ) PT B-500-H1350mm 696,9 98,0 Tabela Resumo Dimensionamento Radiadores Ref. Designação - Espaço m 2 W W/m 2 W/Elem. Nº Elem. Pot. Instalada (W) RCH.02 HALL DE ENTRADA 10,4 1000,0 96, RCH.03 I.S. 6,3 900,0 144, RCH.04 COZINHA 23,7 1600,0 67, RCH.05 SALA COMUM 31,8 1800,0 56, P1.08 CIRCULAÇÃO 7,0 700,0 100, P1.09 I.S. 5,6 800,0 142, P1.10 QUARTO 13,3 1000,0 75, P1.11 QUARTO 15,3 1300,0 85, P1.12 QUARTO PRIVATIVO 14,3 1300,0 91, P1.14 I.S. PRIVATIVA 4,9 500,0 102, Total 132, ,0 82, Figura 4.4: Folha de cálculo dos radiadores de alumínio Sistema de AQS O dimensionamento do sistema de aquecimento de águas para uso sanitário, foi realizado tendo por base a ocupação do edifício e os consumos indicados no artigo 14º do capítulo V do RCCTE. Na tabela 6, encontram-se especificados os consumos diários previstos para o edifício. Tabela 6: Consumos diários de AQS Nº de Pessoas 4 Consumo diário unitário de água a 60ºC 40 Litros Consumo diário de água a 60ºC 160 Litros Consoante os consumos diários calculados, foi preconizado para acumulação de águas sanitárias um depósito com o volume de 200 litros. Por sua vez, para realizar o aquecimento do volume de água previsto, foi idealizada a instalação de dois colectores solares com uma área de aproximadamente 2 m 2, perfazendo uma área total de 4 m 2. Após a selecção dos equipamentos foi realizada uma simulação, por intermédio do software Solterm 5.0, com a finalidade de verificar o desempenho do sistema solar térmico, conforme se pode verificar na figura 4.5. Bruno Almeida 32

42 Figura 4.5: Desempenho do sistema solar térmico Com a simulação do desempenho do sistema solar térmico foi possível verificar que com o sistema preconizado se obteve uma fracção solar de 69,5%, pelo que indica que o sistema solar consegue satisfazer quase 70% das necessidades globais do sistema ao longo de todo ano. Após o dimensionamento de ambos os sistemas foi possível realizar o esquema de princípio de todo o sistema. Na figura 4.6, encontra-se a representação do esquema de princípio da presente instalação, um sistema de aquecimento central por intermédio de radiadores com uma caldeira e um sistema solar de aquecimento de águas sanitárias com o apoio de uma caldeira. Bruno Almeida 33

43 Figura 4.6: Esquema de princípio do sistema de aquecimento central e do sistema de AQS Selecção da Caldeira Para a seleccionar a caldeira, foi realizado o cálculo da potência necessária para garantir um bom funcionamento do sistema de aquecimento central e o sistema de AQS. No cálculo da potência necessária para o sistema solar, foi realizado tendo em conta uma temperatura de água da rede de 15ºC e um calor específico (c) médio de 4,185 kj/kg.ºc. Na tabela 7, encontram os valores obtidos no cálculo da potência da caldeira. Tabela 7: Cálculo da potência da caldeira Sistema de Aquecimento Central Potência requerida pelo sistema de aquecimento 10,9 kw Sistema Solar de AQS Consumo Diário 200 Litros Energia Requerida kj 10,5 kwh Tempo de Aquecimento 2 horas Potência necessária 5,2 kw Potência Total Necessária 10,9 kw Bruno Almeida 34

44 Consumos Com o intuito de comparar os consumos entre duas caldeiras, foi realizada uma estimativa dos consumos energéticos dos sistemas. Para o sistema de AQS foi utilizado para efeitos de cálculo apenas o consumo energético que o sistema solar não consegue satisfazer, uma vez que é essa fracção de energia que a caldeira terá de satisfazer. A simulação dos consumos para o sistema de AQS foi realizado, por intermédio do software Solterm, do Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação (INETI), como foi referido no capítulo de "Concepção do sistema de aquecimento e AQS". Por sua vez, para o sistema de aquecimento central foi realizada uma simulação dinâmica com o software HAP4.51. Na tabela 8, encontram-se os valores obtidos do relatório de simulação dinâmica para o aquecimento central. Tabela 8: Consumos do sistema de aquecimento central. Relatório HAP4.51 (Carrier) Mês Consumo Radiadores Consumo Sistema (kwh) (kwh) Janeiro Fevereiro Março Abril 0 0 Maio 0 0 Junho 0 0 Julho 0 0 Agosto 0 0 Setembro 0 0 Outubro Novembro Dezembro Total Bruno Almeida 35

45 Na tabela 9, encontram-se especificados os valores dos consumos energéticos do edifício associados à caldeira. Mês Tabela 9: Consumos energéticos anuais globais da caldeira Consumo Consumo Consumo Aquecimento AQS Total kwh kwh kwh Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Total Comparação entre caldeira uma pellets e uma caldeira a gasóleo A comparação entre os dois equipamentos de produção de calor foi realizada tendo em conta o combustível que cada um consome e os rendimentos de cada equipamento. A caldeira a pellets seleccionada possui uma potência de 18kW e um rendimento útil, com carga a 100% de carga, de 92,7%. Por sua vez, a caldeira a gasóleo tem uma capacidade mínima de 17,4kW, e um rendimento útil de 90,6%, a 100% de carga. Na figura 4.7, apresenta-se uma ilustração das caldeiras seleccionadas. Figura 4.7: Caldeira a Pellets (à esquerda) e Caldeira a Gasóleo (à direita) Bruno Almeida 36

46 Como se pode verificar na tabela 10, estima-se que durante os seis meses da estação de aquecimento sejam consumidos 2690 kg de pellets para satisfazer as necessidades do edifício, o que representa um custo de 646 ao final do ano. Mês Tabela 10: Consumos e custos energéticos associados à caldeira a pellets Consumo Energia PCI Consumo Custo Custo Rendimento Total Absorvida Pellets Sistema unitário Consumo Caldeira kwh kwh kwh/kg kg /kg Janeiro ,7% 3220,1 4, , Fevereiro ,7% 2250,3 4, , Março ,7% 1685,0 4, ,24 87 Abril 0 92,7% 0,0 4,66 0 0,24 0 Maio 0 92,7% 0,0 4,66 0 0,24 0 Junho 0 92,7% 0,0 4,66 0 0,24 0 Julho 0 92,7% 0,0 4,66 0 0,24 0 Agosto 0 92,7% 0,0 4,66 0 0,24 0 Setembro 0 92,7% 0,0 4,66 0 0,24 0 Outubro ,7% 598,7 4, ,24 31 Novembro ,7% 2132,7 4, , Dezembro ,7% 2649,4 4, , Total , Por outro lado, para o sistema com a caldeira a gasóleo estima-se um consumo de 1195 litros de gasóleo, o que se reflecte num consumo de 1326 ao final do ano. Mês Tabela 11: Consumos e custos energéticos associados à caldeira a gasóleo Consumo Energia PCI Consumo Custo Custo Rendimento Total Absorvida Gasóleo Sistema unitário Consumo Caldeira kwh kwh kwh/l Litros /kg Janeiro % , , Fevereiro % , , Março % , , Abril 0 91% 0 10,73 0 1,109 0 Maio 0 91% 0 10,73 0 1,109 0 Junho 0 91% 0 10,73 0 1,109 0 Julho 0 91% 0 10,73 0 1,109 0 Agosto 0 91% 0 10,73 0 1,109 0 Setembro 0 91% 0 10,73 0 1,109 0 Outubro % , , Novembro % , , Dezembro % , , Total Bruno Almeida 37

47 Apesar de se verificar o consumo de uma maior quantidade de combustível, o baixo custo das pellets faz com que no final de um ano, o custo associado ao consumo de combustível seja bastante inferior ao do apresentado pela caldeira a gasóleo, conforme se pode verificar na tabela 12. No entanto, o custo de aquisição de uma caldeira a pellets para a mesma potência, verifica-se ser bastante mais elevado. Tabela 12: Análise dos custos de aquisição e consumo das caldeiras Gasóleo Pellets Diferença Custo Aquisição 1.448, , ,00 Consumo Anual 1.326,00 646,00 680,00 O gráfico demonstrado na figura 4.8, representa o estudo de retorno do investimento da caldeira a pellets relativamente à caldeira a gasóleo. Para o presente edifício, o tempo de retorno do investimento é de aproximadamente 5,2 anos Retorno do Investimento Ano Figura 4.8: Tempo de retorno do investimento Bruno Almeida 38

48 Conforme o indicado na figura 19, para o caso da caldeira a gasóleo estima-se uma emissão de 3312 kg de CO 2 para a atmosfera, enquanto para a caldeira a pellets estima-se uma emissão de 1079 kg de CO 2 para a atmosfera Gasóleo Pellets kgco2eq Figura 4.9: Emissões anuais de kg de CO 2 para atmosfera O conforto na utilização é outro critério a ter em conta no acto de especificar um equipamento de aquecimento central. Apesar de se ter verificado que a caldeira a pellets é, para este caso, a solução economicamente mais rentável a médio prazo, esta possui um consumo de combustível relativamente grande, o que leva a um grande número de reabastecimentos. Para o presente caso, a caldeira seleccionada possui um reservatório com um armazenamento de 60 kg. Conforme o indicado na tabela 13, com este equipamento no mês mais desfavorável, estima-se que sejam necessários doze abastecimentos para garantir o funcionamento em contínuo do equipamento, o que se pode traduzir num factor de desconforto para o cliente. Para estes casos, existe a possibilidade de instalar depósitos exteriores de armazenamento, para deste modo aumentar a capacidade de armazenamento. No entanto, a aquisição destes depósitos são na generalidade dispendiosos o que prejudica substancialmente o tempo de retorno do investimento dos equipamentos. Bruno Almeida 39

49 Tabela 13: Análise do número de abastecimentos mensais do equipamento Mês Consumo Consumo Abastecimentos Total Sistema kwh kg Armaz. 60kg Armaz. 125kg Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Total Bruno Almeida 40

50 4.4. Levantamentos de informação em edifícios residenciais Como já foi referido anteriormente, no âmbito da actividade relacionada com certificação energética em pequenos edifícios, foram realizados alguns levantamentos de informação a edifícios residenciais e pequenos edifícios de serviços. Estes consistiram em visitas aos edifícios, acompanhando o PQ, onde foram recolhidas as informações requeridas. Esta tarefa, foi realizada em várias fases, entre elas, a recolha de informação prévia de documentos, o levantamento dimensional do edifício e o levantamento dos sistemas de climatização e AQS. Assim sendo, possibilitou ao perito qualificado a realização da análise do comportamento térmico do edifício, que em conjunto com outras fases do processo resultaram na emissão dos certificados energéticos para os edifícios. Por motivos de confidencialidade não foi especificada qualquer informação relativamente ao PQ, aos clientes, nem à localização dos edifícios. A recolha de informação é a fase que dá início a qualquer processo de certificação. Consoante se trate de um edifício novo ou existente, é emitido um certificado energético (CE), ou uma declaração de conformidade regulamentar (DCR). Uma vez que a maior parte das colaborações incidiram sobre edifícios existentes, o caso apresentado refere-se a um edifício existente, no qual foi requerido um CE. Desta forma, a actividade teve início com a solicitação ao cliente, de um conjunto de documentos necessários ao processo, como a informação geral do edifício, a identificação e contacto do proprietário, certidão da conservatória, caderneta predial, licença de construção ou de utilização do imóvel, ficha técnica de habitação, DCR 5, projecto de térmica, e projecto de arquitectura. Todos os documentos referidos apresentam grande importância, uma vez que são necessários tanto para fins burocráticos, como para fins de análise do próprio edifício, como são os casos, dos projectos de térmica e de arquitectura. 5 Apenas, no caso de se tratar de um edifício novo, na emissão de primeiro certificado energético. Bruno Almeida 41

51 Orientação do edifício O registo da orientação e da envolvente exterior do edifício foi a primeira tarefa a realizar nestas actividades. Para obter a orientação dos edifícios os responsáveis recorreram à utilização de uma bússola, enquanto o registo da envolvente exterior foi efectuado a partir de um levantamento fotográfico. Em casos de dúvida, as orientações foram sempre confirmadas através do software Google Earth. A figura 4.10, demonstra um exemplo do registo fotográfico realizado à envolvente exterior do edifício. Figura 4.10: Registo fotográfico da envolvente exterior. A identificação destes parâmetros é essencial para o cálculo das necessidades energéticas Levantamento Dimensional Nesta etapa da recolha de informação foi realizado o registo de todas as dimensões e constituição da envolvente opaca e envidraçada do edifício, bem como descrição de todos os espaços existentes. Este tipo de registo deve quantificar e descrever todas as envolventes em contacto com o exterior e com espaços não úteis. Por este motivo, foram medidas todas as paredes, pavimentos e coberturas e envidraçados em contacto com a envolvente exterior e com espaços não úteis. Foi também realizado o registo dos tipos de vão, tipos de vidro, e tipos de protecção de todos os vãos envidraçados, assim como o levantamento de todos os dispositivos causadores de sombreamentos. Para efeitos de medições e de registo foram utilizadas várias ferramentas, tal como uma fita métrica, um medidor de distâncias por ultra-sons, e uma máquina fotográfica. Bruno Almeida 42

52 Na figura 4.11, encontra-se representada o registo fotográfico de um vão envidraçado com caixilharia em alumínio com vidro duplo, e da medição da espessura de uma parede em contacto com a envolvente exterior. Figura 4.11: Registo fotográfico da medição das envolventes envidraçadas e opacas. Todos estes registos são essenciais para a caracterização do comportamento térmico do edifício, uma vez que caracterizam o invólucro do edifício. Será a partir destes elementos que será possível quantificar as perdas e ganhos de calor durante todo o ano Sistemas de AQS e Climatização Esta última etapa incide na identificação dos equipamentos relacionados com as AQS e a Climatização. Nesta fase é necessário identificar o tipo de sistema instalado e o tipo de combustível utilizado, e o respectivo registo das especificações técnicas dos equipamentos. Deste modo, a tarefa resumiu-se ao registo fotográfico e suporte escrito dos sistemas instalados bem como das suas especificações técnicas. Na figura 4.12, pode-se observar o registo fotográfico dos equipamentos de produção de energia dos sistemas instalados. Bruno Almeida 43

53 Figura 4.12: Sistemas de AQS e Climatização O sistema existente para as AQS, era constituído por um sistema solar do tipo termossifão, constituído por dois painéis solares e com uma acumulação de 300L. Para realizar o apoio ao sistema encontrou-se instalado um esquentador alimentado a gás propano. Por sua vez, o sistema de climatização da habitação era constituído por um recuperador de calor a água, com um sistema de distribuição por radiadores. Neste caso em particular, não foram encontradas placas de especificações técnicas dos equipamentos, no entanto, o proprietário apresentou os manuais dos equipamentos com as especificações técnicas. O registo deste tipo de informação é necessário para a realização da análise da contribuição dos sistemas para os sistemas de AQS e Climatização. No entanto, para que a contribuição dos sistemas solares térmicos possa ser considerada no âmbito do RCCTE, o sistema ou os colectores solares deverão ser certificados, ostentando a marca CERTIF ou SOLAR KEYMARK. A instalação deverá ser realizada por um técnico acreditado, sendo portanto, necessário a exibição do Certificado de Aptidão Profissional emitido pela Direcção Geral de Energia e Geologia, e deverá dispor de uma garantia de manutenção por um período mínimo de 6 anos após a instalação. O registo deste tipo de informação é necessário para a realização da análise da contribuição dos sistemas para os sistemas de AQS e Climatização. No entanto, para que a contribuição dos sistemas solares térmicos possa ser considerada no âmbito do RCCTE, o sistema ou os colectores solares deverão ser certificados, ostentando a marca CERTIF ou SOLAR KEYMARK. A instalação deverá ser realizada por um técnico acreditado, sendo portanto, necessário a exibição do Certificado de Aptidão Profissional Bruno Almeida 44

54 emitido pela Direcção Geral de Energia e Geologia, e deverá dispor de uma garantia de manutenção por um período mínimo de 6 anos após a instalação Projecto de AVAC O capítulo de projecto de AVAC, refere-se às actividades realizadas no âmbito de projecto. Neste âmbito, foram prestadas várias colaborações pontuais, com baixo grau de intervenção, a nível de selecção de equipamentos, complemento de peças desenhadas e escritas, e cálculo de cargas térmicas. Contudo, no mesmo âmbito, foi elaborado também um projecto para um edifício destinado a servir como Lar Residencial e Centro de Actividades Ocupacionais, actividade que teve um nível de intervenção bastante mais elevado. Nas colaborações em vários projectos, a grande parte das tarefas realizadas foram também realizadas no projecto onde houve maior intervenção. Por este motivo, no capítulo que se segue encontram-se apenas descritas as tarefas relacionadas com o projecto de AVAC para um Lar Residencial e Centro de Actividades Ocupacionais. Não obstante, são realizadas referências a outros processos, sempre que se verifique necessário para melhor poder caracterizar o tipo de actividade descrita Projecto para Lar Residencial No subcapítulo que se segue será realizada a descrição de todas as etapas que foram envolvidas para a realização da tarefa, nomeadamente, a descrição do edifício, bases e métodos de cálculo, cálculo das necessidades energéticas, caracterização das instalações e a selecção de equipamentos. Em todas as tarefas é referido o grau de intervenção por parte do autor. Apesar de se encontrar em projecto, as soluções preconizadas para a sala de fisioterapia e o quadro eléctrico de AVAC, não tiveram qualquer intervenção por parte do estagiário, por motivos relacionados com prazos de entrega. Levantamento de Informação do Edifício Á semelhança do verificado no subcapítulo 4.4, para o projecto é igualmente necessário realizar um levantamento de informação de um edifício. Neste, foram apurados aspectos tais como a localização, e o tipo de serviço a que se destina. Bruno Almeida 45

55 Estes dados foram utilizados na identificação dos dados climáticos, regimes de funcionamento, e tipologia onde se insere o presente edifício. O levantamento dimensional é outro aspecto essencial pelo que, pela arquitectura se efectua o levantamento das soluções construtivas, da envolvente externa do edifício, e muitas vezes de ocupações, e é sobre esta que as soluções de projecto são definidas. Torna-se igualmente necessária a solicitação dos projectos de outras especialidades para definir aspectos como a iluminação, equipamentos e por fim garantir a compatibilidade de projectos. Assim sendo, a solicitação de todos os elementos referidos acima torna-se essencial para ser possível realizar o projecto de soluções o mais adaptadas possíveis ao edifício e com a maior compatibilidade possível com os outros projectos. Esta tarefa foi a primeira no processo e foi realizada na totalidade pelo estagiário. Com esses elementos foi possível definir os parâmetros indicados abaixo. Descrição do edifício Trata-se de um grande edifício de serviços destinado a servir como Lar Residencial e Centro de Actividades Ocupacionais. O mesmo é constituído por um corpo único que se desenvolve em dois pisos. O piso -1 é constituído por uma cave ampla destinada a servir como parque de estacionamento. Por sua vez, o piso 0 é constituído por vários espaços que se encontram especificados abaixo na tabela nº 14. Tabela 14: Espaços constituintes da área destinada a servir como Lar Residencial e Centro de Actividades Ocupacionais Lar Residencial e Centro de Actividades Ocupacionais Área de Utilização Espaços Cozinha, Sala de Refeições, Bar, Sala de funcionários, Área de Serviços Lavandaria, Banho de Ajuda e respectivos Corredores de Distribuição e Instalações Sanitárias Área Administrativa Gabinetes, Sala de Direcção, Sala do Director, Secretaria e respectivas Instalações Sanitárias Área de Actividades Ludoteca, Salas de Actividades, Sala de Arrumos e respectivos Corredores de Distribuição e Instalações Sanitárias Área de Saúde Gabinete de Saúde Área de Quartos Quartos Duplos e individuais, e respectivas Instalações Sanitárias Área de Recuperação Ginásio, Sala de Fisioterapia e respectivas Instalações Sanitárias Área de Armazenamento Despensa, Câmaras Frigoríficas, Armazéns Alimentares, Sala de Arrumos, Sala da Central Térmica e Casa das Máquinas Bruno Almeida 46

56 Por motivos confidenciais, não é possível especificar a localização exacta do edifício, no entanto, a sua construção foi preconizada num espaço localizado no interior de uma zona rural, a cerca de 43 km de distância da costa marítima, a uma altitude de 167 m. Mediante a localização, o edifício insere-se na zona climática I2-V2N segundo o anexo III do RCCTE. Tabela 15: Descrição do edifício quanto às áreas e tipologia Classificação do edifício Grande Edifício de Serviços Novo Área Total 2168 m 2 Área Útil Total 2019 m 2 Tipologias e respectivas áreas Estabelecimento de ensino 1908 m 2 Cozinhas 59,60 m 2 Lavandarias 51,10 m 2 Nas figuras 4.13 e 4.14, encontram-se representadas ilustrações de uma vista da fachada principal do edifício e de uma vista de planta do piso 0. Figura 4.13: Vista de alçado principal do edifício Figura 4.14: Vista de planta do piso 0 do edifício Bruno Almeida 47

57 Bases e métodos de cálculo Dados climáticos Para efectuar a caracterização climática da região onde se encontra localizado o edifício foram tomados como referência o "Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios RCCTE (Decreto-Lei nº 80/2006 de 4 de Abril) e a publicação do INMG/LNEC "Temperaturas Exteriores de Projecto e Números de Graus-Dias". Este tipo de dados é indispensável para o cálculo das cargas térmicas do edifício. Tabela 16: Condições exteriores de projecto Inverno Verão Zoneamento Climático I2 V2 Temperaturas exteriores de projecto (ºC) 0 33 Humidade Relativa (%) 80 37,5 Amplitude Térmica Diária - 14 Condições ambiente interiores Conforme o indicado no artigo 14º do capítulo V do RCCTE, as condições ambiente de conforto referência são as indicadas na tabela nº 17. Tabela 17: Condições ambiente de referência Temperatura Humidade Relativa Aquecimento 20ºC - Arrefecimento 25ºC 50% Neste caso particular não foi previsto um controlo efectivo da humidade relativa do ar interior mas apenas o resultante do tratamento térmico a que o ar é sujeito, devendo esta situar-se na ordem dos 50% na estação de arrefecimento. Relativamente ao requisito de velocidade do ar interior, a selecção dos elementos de difusão considerados no presente projecto foram realizados por intermédio de software de selecção adequado (por apresentação dos espectros de difusão), tendo como critério a velocidade máxima do ar na zona ocupada que não deverá exceder os 0,2m/s como o indicado no artigo 4º do Capítulo II do RSECE. Bruno Almeida 48

58 Caracterização física da envolvente Este parâmetro é naturalmente definido pela especialidade de arquitectura que deverá apresentar as características térmicas de todos elementos considerados, no entanto, devido à falta desses dados foram analisadas as soluções construtivas, e foram tomadas em linha de conta as publicações "Coeficientes de Transmissão Térmica de Elementos de Envolvente dos Edifícios - ite50" do LNEC. Contudo, foram garantidos os requisitos mínimos de qualidade térmica para a envolvente dos edifícios segundo o anexo IX do RCCTE. No 0, encontram-se especificadas as soluções construtivas relativamente à envolvente opaca e aos vãos envidraçados. Renovação de ar O fornecimento de ar novo aos diversos espaços do edifício tem vários propósitos, entre os quais, garantir o fornecimento de oxigénio aos ocupantes, diluir e arrastar para o exterior odores e fumos, e arrastar impurezas contidas no ar resultantes das actividades desenvolvidas nos locais. Os valores de referência de renovação de ar para cada um dos espaços em questão, é estabelecido com base nas recomendações do Anexo IV do RSECE, sendo esses valores apresentados na tabela 18. Tabela 18: Caudais mínimos de ar novo Local Caudal Mínimo de Ar Novo m 3 /(h.ocupante) m 3 /(h.m 2 ) Quartos 45 - Salas de Estar 30 - Salas de Refeições 35 - Bibliotecas 30 - Áreas de Recuperação 30 - Ginásio 35 - Consultórios Médicos 35 - Gabinetes 35 5 Corredores/Átrios - 5 Áreas de Armazenamento - 5 Piscinas - 10 Vestiários - 10 Bruno Almeida 49

59 Os caudais de ar apresentados referem-se a valores efectivamente introduzidos nos espaços ocupados, pelo que foi necessário ter em conta a eficiência de ventilação dos respectivos sistemas de difusão. No Anexo B, encontra-se a tabela resumo dos caudais de ar reais a insuflar nos espaços do presente edifício, tendo em conta os caudais mínimos de ar novo conforme o anexo IV do RCESE. O débito de extracção de ar considerado nas instalações sanitárias teve por base uma taxa de 8 renovações/hora. Na ausência de indicações no projecto de Arquitectura relativamente à utilização de materiais não ecologicamente limpos, partiu-se do princípio de que estes poderão vir a ser utilizados na construção e mobiliário. Assim sendo, foi considerada a possibilidade do sistema de tratamento de ar novo funcionar com o acréscimo de 50% do caudal de ar, conforme o estabelecido no ponto 3 do artigo 28º do capítulo IX do regulamento. Como tal, exige um sobredimensionamento nos ventiladores para que o sistema possa responder de forma satisfatória caso esse aspecto se verifique. Ganhos internos Para efeito de contabilização dos ganhos internos admitiram-se valores de ocupação em conformidade com as disposições representadas na especialidade de arquitectura e de electricidade, adequados com a utilização de cada espaço. Deste modo procedeu-se ao levantamento de potência instalada de iluminação e equipamentos. Nos espaços onde não foi possível recolher informação dos projectos mencionados acima foram considerados valores padrão de acordo com o estabelecido no decreto-lei n.º 79/06 de 6 de Abril RSECE. Os valores considerados encontram-se representados na tabela do Anexo C. Cálculo das necessidades térmicas Como referido anteriormente, o cálculo das cargas térmicas, foi uma das tarefas que foi também realizada quando foi necessário prestar colaboração em outros processos de AVAC. Para o efeito foi utilizada a versão 4.51 do software Hourly Analysis Program da Carrier, software acreditado pela ASHRAE. Bruno Almeida 50

60 Para realizar esta tarefa é necessário reunir toda a informação necessária para caracterizar convenientemente o edifício. Neste processo, são imputadas todas as informações de forma pormenorizada de cada espaço, desde características de paredes, coberturas e pavimentos até a características dos espaços envolventes. No caso particular do projecto do Lar Residencial, todos esses dados tal como, densidades de ocupação, iluminação e equipamento, renovação de ar, características construtivas e geometria do edifício, foram obtidos segundo as tarefas descritas anteriormente. Contudo, a execução da tarefa pressupõe várias fases, desde a criação dos espaços à criação dos sistemas no software. A primeira acção consistiu na criação dos espaços no software, esta não é mais que a representação dos espaços no software, onde foram inseridos todos os parâmetros relativos a cada espaço, tais como área, pé direito, paredes, pavimentos, entre outros. Assim sendo, o conjunto de todos os espaços introduzidos no software caracteriza a envolvente do edifício. Na figura 4.15, encontra-se ilustrado o menu onde é realizada a caracterização dos espaços. Figura 4.15: Caracterização das envolventes. Hourly Analysis Program 4.51 (Carrier) Após a definição da envolvente, foram inseridos os dados relativos aos sistemas preconizados para o edifício, e desta forma caracterizados no software e definidas as zonas abrangidas por cada um destes. Bruno Almeida 51

61 A figura 4.16, ilustra a secção do software onde são caracterizados os sistemas. Figura 4.16: Caracterização dos sistemas. Hourly Analysis Program 4.51 (Carrier) Após a definição dos sistemas foi realizado o cálculo das cargas térmicas inerentes a cada espaço a climatizar, e apurada portanto a potência necessária por cada equipamento do tipo terminal e unidades de tratamento de ar. No Anexo F, encontra-se uma tabela com as cargas térmicas de aquecimento e arrefecimento para cada espaço considerado a climatizar. Uma vez calculadas as potências necessárias para cada equipamento terminal, e para cada unidade de tratamento de ar, foi efectuada a caracterização do equipamento centralizado. Deste modo, foram calculadas as potências de aquecimento e arrefecimento globais para o equipamento centralizado, possibilitando a selecção do Chiller/Bomba de Calor. A figura 4.17, ilustra o menu do software onde é efectuada a caracterização das centrais térmicas. Tabela 19: Valores globais de carga térmica do edifício Carga Térmica Máxima de Arrefecimento Carga Térmica Máxima de Aquecimento 145 kw 172 kw Bruno Almeida 52

62 No Anexo D, encontram-se os relatórios obtidos pelo software para o cálculo das potências de arrefecimento e aquecimento acima mencionadas. Figura 4.17: Caracterização dos equipamentos centralizados. Hourly Analysis Program 4.51 (Carrier) Segundo o disposto no ponto 1 do art.º 13º do RSECE, as potências térmicas de aquecimento ou de arrefecimento dos sistemas de climatização não podem exceder em mais de 40% o valor de projecto estabelecido pelo método de cálculo. Analisando os resultados obtidos, considerando um sobredimensionamento de 40%, a potência máxima a instalar do equipamento foi de 241kW. Caracterização geral das instalações No capítulo que se segue, será realizada uma descrição geral das instalações idealizadas em projecto. A descrição do sistema será realizada tendo em conta os componentes principais da instalação, nomeadamente o grupo térmico, o sistema de ventilação e extracção, sistema de climatização e as águas quentes sanitárias. No entanto, é realizado o enquadramento quanto à classificação do sistema, tendo em conta a área abrangida pelo sistema e tendo em conta ao fluido térmico. A intervenção do aluno na preconização dos sistemas foi grande, no entanto, Bruno Almeida 53

63 existiu um apoio por parte do perito qualificado nesta fase, podendo-se estimar uma intervenção de cerca 80%. Classificação do sistema Para o presente edifício, o sistema de AVAC preconizado foi nomeadamente um sistema centralizado do tipo "Ar-Água". Contudo, para garantir a salubridade do ar, foi adoptado um sistema de ventilação do tipo VAC com várias zonas. Por outro lado, com o intuito de garantir a climatização dos espaços, adoptou-se um sistema do tipo "Tudo-Água", com equipamentos terminais do tipo de ventiloconvectores. Deste modo, na generalidade, cada zona será servida por uma UTAN, que terá a função de garantir o tratamento do ar novo para as condições de referência adoptadas para cada zona, e cada espaço a climatizar será provido de um equipamento terminal a água. Para espaços com maior área e sujeitos a maior variações de carga térmica como é o caso da sala de refeições, da sala de estar e do ginásio, foi preconizada a instalação de UTA's que terão a dupla função de ventilar e climatizar. No Anexo E, encontram-se caracterizadas cada zona do edifício definida. Quanto à distribuição, uma vez que, face à natureza da utilização do edifício, não se justificou a necessidade de aquecimento e arrefecimento em simultâneo, foi especificado um sistema por distribuição a dois tubos. Para produção de água aquecida ou água arrefecida, foi seleccionado um equipamento do tipo Chiller/Bomba de Calor. Desta maneira, foram definidas as partes, das quais é constituída toda a instalação. Portanto, fazem parte das instalações de AVAC, nomeadamente o grupo produtor de água aquecida ou arrefecida, sistema de ventilação, sistema de climatização. Por fim, para as AQS, foi projectado um sistema independente do anterior. Foi portanto, idealizado um sistema solar de aquecimento de águas, com apoio de uma caldeira mural de condensação. Central Térmica Para a produção centralizada de fluidos térmicos foi seleccionado um Chiller/Bomba de Calor a dois tubos, com condensação a ar, permitindo assim a produção de água arrefecida ou a produção de água aquecida. Para garantir o funcionamento da instalação foram seleccionados Bruno Almeida 54

64 também grupos de electrobombas de circulação, tubagem, colectores, vaso de expansão, entre outros. Para a instalação do Chiller/Bomba de Calor, foi eleito um local no exterior do edifício, nomeadamente o parque de estacionamento exterior, conforme as peças desenhadas. Deste modo, devendo ficar enquadrado na estética arquitectónica do edifício, foi necessário prever a criação de uma zona técnica no local especificado. Para a distribuição de água foi preconizada a instalação de quatro ramais de distribuição distintos, prevendo-se a instalação de uma bomba dupla por circuito, servindo dois circuitos hidráulicos de alimentação das unidades terminais e dois circuitos hidráulicos das unidades de tratamento de ar. Com o intuito de garantir a isenção de bolhas de ar no interior dos circuitos, foi prevista a instalação de purgadores de ar automáticos em todos os pontos altos da instalação. Sistema de ventilação e extracção Para assegurar a renovação de ar, foram especificadas unidades de tratamento de ar a dois tubos. Quatro unidades de tratamento de ar novo, e três unidades de tratamento de ar de mistura, dispostas conforme as peças desenhadas. Ficou, portanto, estabelecido a instalação destas unidades na cobertura do edifício, tendo a disposição das mesmas sido realizada tendo em conta a compatibilidade com as soluções construtivas e a optimização da instalação. Com o intuito de evitar curto-circuitos entre a admissão e a rejeição de ar viciado, foi tido em conta no desenho das condutas, uma distância mínima de cinco metros entre estas duas, conforme o estabelecido na norma EN No sentido de controlar a potência das baterias das unidades foi adoptado um conjunto de regulação constituído por válvulas motorizadas de três vias, e válvulas de regulação de caudal dinâmicas, entre outros. As extremidades das condutas foram especificadas com saídas a 45º, do tipo, bico de pato, dotadas de rede anti-pássaro para impedir a entrada de chuva e a possível entrada de pequenas aves, ou outros animais do mesmo porte para o sistema de ventilação. Bruno Almeida 55

65 Zona 1, Zona 2 e Zona 3 As zonas caracterizadas como zona 1, zona 2 e zona 3 englobam espaços tal como gabinetes, quartos, salas de actividade, secretaria, entre outros. Dado ao carácter de utilização dos espaços, para estas zonas foi idealizada a instalação de UTAN's. Cada unidade possui na sua constituição uma bateria a dois tubos, módulos de filtragem de ar, ventiladores de insuflação e extracção. Para cada unidade foi especificada também um módulo de recuperação de energia por fluxos cruzados, provido de registos que permitem um by-pass do ar novo ao recuperador, possibilitando assim a realização de "Free-Cooling". Desta forma, pretende-se a recuperação de parte da energia contida no ar rejeitado, e realizar um aproveitamento da energia contida no ar exterior quando em condições favoráveis à remoção da carga térmica interior dos espaços, contribuindo assim para uma diminuição de consumos energéticos, e cumprindo o descrito nos pontos 9 e 10 do artigo 14º do RSECE. Para realizar a distribuição do fluido térmico até aos espaços, foi preconizado um sistema de condutas em aço galvanizado, que será instalado em tecto falso. A insuflação será efectuada no espaço por intermédio de grelhas de simples deflexão ou difusores lineares, e o retorno será efectuado por intermédio de grelhas de retorno. Uma vez que é prevista recuperação de calor em todas as condutas de insuflação de ar novo e de extracção de ar viciado foi previsto isolamento térmico. Zona 4 A zona caracterizada como zona 4, engloba apenas um único espaço, nomeadamente a cozinha. Para providenciar a insuflação do ar foi adoptada uma UTAN, sem módulo de ventilador de extracção. Uma vez que se trata de um espaço, cujos equipamentos de confecção não se encontram reunidos numa só zona, foi preconizada uma solução de tecto filtrante. Deste modo, a insuflação é efectuada a partir de difusores de insuflação situados no tecto filtrante. Por sua vez, o retorno é efectuado por captores filtrantes de extracção, igualmente acoplados no equipamento. Uma vez que se trata de um equipamento, cuja instalação envolve a ocupação de todo o tecto, foram previstos alçapões de acesso, permitindo o acesso à admissão do equipamento para operações de manutenção. Bruno Almeida 56

66 Devido à natureza de utilização do espaço, sendo este um espaço com grande potencial de produção de odores e de partículas de gordura em suspensão, a extracção do ar viciado foi idealizada completamente independente, bem como do sistema de admissão, tal como com outro qualquer sistema de extracção, para evitar fugas de odores e gorduras. Foi, portanto, previsto a instalação de um ventilador de desenfumagem para realizar a extracção do ar na cozinha. Foi prevista a instalação do equipamento na cobertura, conforme as peças desenhadas. Para realizar a distribuição do fluido térmico até aos espaços, foi preconizado um sistema de condutas em aço galvanizado semelhante ao apresentado no ponto anterior, instalado em tecto, acima do equipamento terminal de tecto ventilado. Todavia, uma vez que não existe recuperação, apenas nas condutas de aspiração foi contabilizado isolamento térmico. Zona 5, Zona 6 e Zona 7 As zonas caracterizadas como zona 5, zona 6 e zona 7 englobam apenas três espaços, nomeadamente, Sala de Refeições, Sala de Estar e Ginásio. Tratando-se de espaços com valores superiores de carga térmica, foi idealizada a utilização de UTA's. Esta solução permite realizar a climatização e a renovação do ar para os espaços em questão. Cada unidade possui na sua constituição uma bateria a dois tubos, câmara de mistura, módulos de filtragem de ar, ventiladores de insuflação e extracção. Deste modo, parte do ar extraído dos espaços é rejeitado para o exterior, e o restante é misturado com ar novo, no interior da caixa de mistura, situada na UTA. Deste modo consegue-se aproveitar parte da energia contida no ar rejeitado, contribuindo assim numa redução de consumos energéticos do sistema. Para realizar a distribuição do fluido térmico até aos espaços, foi preconizado um sistema de condutas em aço galvanizado, que será instalado em tecto falso. A insuflação será efectuada no espaço por intermédio de difusores de indução rotacional, e o retorno será efectuado por intermédio de grelhas de retorno. Uma vez que é pretendida a mistura de ar recirculado com ar novo, foi igualmente previsto isolamento térmico em todas as condutas de insuflação de ar novo e extracção de ar viciado. Bruno Almeida 57

67 Instalações Sanitárias Para extracção do ar viciado nas instalações sanitárias foi preconizado um sistema de exaustão por intermédio de ventiladores de extracção dedicados (VE1, VE2, VE3 e VE4), instalados na ao nível da cobertura, conforme peças desenhadas. Deste modo, o ar de extracção é captado por intermédio de bocas de extracção metálicas autoreguláveis e encaminhado por intermédio de condutas de aço galvanizado até aos respectivos ventiladores de extracção. Devido à natureza de funcionamento do sistema, as condutas de extracção das instalações sanitárias não necessitam de ser isoladas. Sistema de climatização Zona 1, Zona 2 e Zona 3 Para realizar a climatização dos espaços abrangidos pelas zonas 1, 2, e 3 foi prevista a utilização de unidades terminais do tipo ventiloconvector. Foram portanto seleccionados equipamentos terminais do tipo chão, carroçados, adequados para instalação em parede no respectivo espaço. Nestas, a insuflação é efectuada por intermédio de grelha de insuflação de alhetas fixas localizadas na parte superior, e o retorno é efectuado na parte inferior do equipamento através do filtro de ar. Cada unidade dispõe de uma bateria a dois tubos, que funciona em regime de arrefecimento ou de aquecimento, alimentadas com água arrefecida e água aquecida respectivamente, proveniente da bomba de calor. Dada a possibilidade de funcionamento em regime de arrefecimento, o equipamento é provido de tabuleiro de condensados. O caudal de água nestes equipamentos é regulado por intermédio de válvulas de 3 vias, com termóstato, e com sonda no ambiente. Além do controlo por parte da água o equipamento dispõe também de selector de velocidade do ventilador com três velocidades. No capítulo 3, encontra-se uma breve descrição do tipo de equipamentos terminais seleccionados. Bruno Almeida 58

68 Águas quentes sanitárias Para providenciar a produção das águas quentes sanitárias foi previsto um sistema de aquecimento solar com apoio de uma caldeira mural de condensação estanque. A captação de energia térmica solar é realizada por intermédio de três baterias de cinco painéis solares térmicos, perfazendo um total de quinze colectores solares. Foi portanto, idealizada uma instalação sobre a cobertura com um azimute de -30 em relação ao sul, e uma inclinação de 38º. O local de instalação e disposição dos painéis encontram-se definidos nas peças desenhadas. Dada a natureza dos consumos, a acumulação de energia do sistema solar foi idealizada através da instalação de dois depósitos de acumulação. Um depósito de 1500 litros, e a instalação de um segundo depósito instalado em série com uma capacidade de 500 litros. Na instalação destes equipamentos encontra-se incluída protecção anti-corrosiva. Para o efeito foi prevista a instalação de ânodos de magnésio. Para realizar um apoio ao sistema solar, foi adoptada uma caldeira mural de condensação, de câmara estanque, a gás natural. O funcionamento deste equipamento, restringe-se, deste modo, a alturas em que a radiação solar não é suficiente para fornecer energia ao sistema solar para satisfazer as necessidades térmicas dos sistemas de AQS. A sala destinada à central térmica, foi a localização prevista para a instalação dos depósitos acumuladores e da caldeira de apoio ao sistema solar. Foi projectado, portanto, um sistema solar constituído por quatro circuitos hidráulicos. Um circuito primário, fechado, onde é transportada a energia captada para o primeiro depósito acumulador. Um circuito secundário, igualmente fechado, onde é realizada a permuta térmica do primeiro depósito acumulador para o segundo depósito, nomeadamente, do depósito de 1500litros para o depósito de 500litros, por intermédio da serpentina inferior do depósito. Um circuito terciário, fechado, onde se encontra a ligação entre o apoio e o segundo depósito, por intermédio da serpentina superior. E por fim, um quarto circuito, este aberto, que tem a função de transportar a água com energia térmica armazenada para o sistema de águas sanitárias. Em todos os circuitos foram previstos todos os acessórios necessários ao funcionamento e segurança, tais como purgadores, válvulas de segurança, vasos expansão, válvulas antiretorno, manómetros, termómetros, entre outros. Bruno Almeida 59

69 Para realizar a circulação de água nos circuitos fechados, foram preconizados bombas circuladoras, incluindo todos os acessórios para o correcto funcionamento. Devido à gama de temperaturas do fluido térmico destes sistemas, foi preconizada para o circuito primário a utilização de tubo de cobre, revestidos com isolamento térmico adequado. Com o intuito de evitar o risco de queimaduras por parte dos utilizadores, foi prevista para o circuito de distribuição de águas quentes sanitárias a instalação de uma válvula de três vias termostática. Esta limita assim, a entrada de água a uma temperatura entre 40ºC e 45ºC. Nas peças desenhadas do projecto "AVAC02", anexadas ao presente documento encontra-se representado o esquema de princípio do sistema de aquecimento de águas sanitárias. Bruno Almeida 60

70 Selecção de equipamentos O presente tópico descreve os métodos de cálculo e considerações a ter no acto de selecção de dos equipamentos preconizados para a presente instalação. No entanto, a selecção de equipamentos do sistema solar térmico encontra-se apresentada no capítulo Energia Solar Térmica. Equipamentos terminais A selecção dos equipamentos terminais foi o primeiro processo quanto à selecção de equipamentos. Só após a selecção destes, foi possível obter os caudais totais de água ou de ar necessários em toda a instalação, ou potências térmicas globais, para posterior selecção dos equipamentos centralizados, grupos de impulsão, e para o dimensionamento das tubagens ou condutas. Ventiloconvectores No presente caso, o sistema de ventiloconvectores, tem como função apenas a remoção de cargas térmicas, uma vez que se trata de um sistema que trata apenas ar recirculado. Deste modo, é apenas necessário ter em conta para o dimensionamento do equipamento, a carga térmica do espaço. Assim, selecciona-se um equipamento com uma potência, que consiga suprir a carga térmica do espaço. Como referido no capítulo 3, além do controlo do caudal de água, os ventiloconvectores possuem um controlo do caudal de ar, actuando assim sobre o ventilador, que possui três velocidades de regulação. No dimensionamento, para este caso particular, a potência térmica do equipamento considerada está, em todos os casos, associada à velocidade do ventilador intermédia, ou seja, a velocidade nº 2. Na selecção dos equipamentos terminais, além da potência, existem outros factores que devem ser considerados, nomeadamente, o ruído, e as temperaturas de entrada e saída da água. Uma vez que se trata de equipamentos terminais, e que, portanto, estão muito próximos do utilizador, é necessário ter em conta, o ruído que os mesmos provocam no seu funcionamento. Por sua vez, as temperaturas de entrada e de saída apresentam-se também como um aspecto importante uma vez que dependem do tipo de equipamento terminal adoptado. Bruno Almeida 61

71 No Anexo G, encontra-se uma tabela com a selecção de ventiloconvectores para todos os espaços a climatizar. Por uma questão de simplificação, foram seleccionados apenas três tipos de equipamentos, VC.1, VC.2, e VC.3, respectivamente. Na tabela nº 20, encontram-se as representadas as especificações dos ventiloconvectores seleccionados. Tabela 20: Especificação dos ventiloconvectores ESPECIFICAÇÃO Unidade VC.1 VC.2 VC.3 Modelo 2.3 2T-ALLEGE 3.3 2T-ALLEGE C 4.4 2T- C ALLEGE C Tipo Chão Chão Chão Carroçado Sim Sim Sim Velocidades nº Potência Eléctrica kw 0,6 0,95 0,95 SELECÇÃO Velocidade nº Caudal m 3 /h Pressão Estática Disponível Pa RUÍDO Pressão Sonora db(a) BATERIA (2 Tubos) Regime de Aquecimento Potência kw 2,08 2,89 3,78 Caudal Água l/h Temperatura Água (Ida/Retorno) ºC 45,0/38,7 45,0/38,8 45/38,9 Regime de Arrefecimento Potência kw 1,65 2,32 3,08 Caudal Água l/h Temperatura Água (Ida/Retorno) ºC 7/12 7/12 7/12 Grelhas e difusores Para garantir a insuflação de ar nos espaços, o sistema de ventilação é provido de unidades terminais. Fazem parte dessas unidades terminais, equipamentos como grelhas e difusores de insuflação de ar e grelhas de extracção de ar. Estes equipamentos encontram-se muitas vezes relacionados com o aspecto da decoração, no entanto existem factores mais relevantes que devem ser tidos em consideração, na selecção de um equipamento deste tipo. As unidades Bruno Almeida 62

72 terminais de difusão têm na verdade um papel muito importante na concepção de um sistema de AVAC. O conforto, e o bem-estar de um utilizador de um determinado espaço encontram-se directamente relacionados com a velocidade do ar no volume de controlo, temperatura e ruído. Para garantir estes os valores adequados destes aspectos, os regulamentos apresentam valores de referência para a temperatura e para a velocidade do ar na zona de conforto. Relativamente, ao ruído, os próprios fabricantes possuem ábacos de referência, para o dimensionamento dos equipamentos. Para a selecção das unidades terminais foi necessário solicitar apoio aos fabricantes, no entanto, foi necessário especificar vários parâmetros, entre os quais, o caudal ar de cada espaço, a disposição das unidades no interior do espaço, e o regime de funcionamento das grelhas, e difusores. Nesta fase de projecto, com intuito de cumprir prazos, foi necessário pedir a selecção do fabricante, pelo que as unidades de difusão especificadas foram seleccionadas pelo fabricante consoante os dados fornecidos. Tratando-se de um sistema de ventilação, onde apenas se pretende tratar o ar para valores de temperatura e humidade neutras, optou-se por um regime de funcionamento isotérmico, ou seja, a temperatura do ar insuflado é igual à temperatura do ar no interior da sala. A selecção das grelhas e dos difusores de insuflação de ar, foi assim efectuada por intermédio de software do fabricante, apresentando espectros de difusão, demonstrando o cumprimento dos valores de referência definidos. No Anexo H, encontra-se a selecção do equipamento terminal de difusão para um espaço do edifício. Com a saída da "versão 2.0 de Maio de 2011 de Perguntas & Respostas sobre o RSECE", foi proposto pelo organismo responsável pela gestão de sistema de certificação energética um método simplificado de cálculo das unidades terminais de difusão, tendo em conta a verificação do cumprimento do requisito de velocidade do ar inferior a 0,2 m/s. Neste caso em particular, o projecto foi elaborado numa data anterior ao lançamento do documento. No entanto, com a aquisição progressiva de novos conhecimentos e com prazos de entrega mais confortáveis, a selecção de equipamentos possivelmente poderia ser realizada de outro modo, aplicando o método proposto pela ADENE. Bruno Almeida 63

73 A nova metodologia é baseada no conceito de uma taxa de circulação de ar insuflado no espaço (TC). Onde a TC é definida pela razão entre o caudal total de ar insuflado e o volume do espaço a ser estudado, expressa em circulações de ar por hora. Portanto, neste caso, seria necessário apurar para cada espaço o caudal total de ar a insuflar nos espaço. Para os espaços climatizados, o espaço total insuflado seria a soma do caudal de ar novo da instalação de ventilação, com o caudal recirculado insuflado pelos ventiloconvectores. Consoante os resultantes obtidos, em todos os espaços em que taxa de circulação não excedesse as oito circulações por hora, aplicar-se-ia o primeiro critério, e poderiam ser instalados unidades de difusão geradora de fluxo unidimensional, tal como grelhas. No entanto, para espaços com uma taxa de circulação superior a oito circulações por hora, seria necessário aplicar o segundo critério, onde consoante a altura da aplicação das unidades terminais, o caudal insuflado e as temperaturas de insuflação, poderiam ser aplicados difusores geradores de fluxo bidimensional ou tridimensional. Deste modo, a selecção por intermédio de software do fabricante, apresentando espectros de difusão, seria realizada apenas em casos em que ambos critérios não fossem cumpridos. Com a nova metodologia, seria possível diminuir o tempo dispendido na selecção de grelhas e difusores. Tecto Ventilado A idealização de um sistema de difusão para a cozinha reporta para a necessidade de ter em conta outros parâmetros além dos referidos no tópico de grelhas e difusores. Neste caso, existe a necessidade de introduzir ar novo, para garantir a renovação de ar no espaço, mas também existe a necessidade de extrair rapidamente os fumos e odores resultantes da confecção dos alimentos. Por esse motivo, foi necessário numa primeira instância identificar todos os pontos de confecção de alimentos, ou seja, pontos com potencial formação de fumos e odores. Uma vez que, a disposição da cozinha reportava para pontos de confecção distribuídos de uma maneira dispersa pelo espaço, optou-se por seleccionar um equipamento terminal do tipo tecto ventilado. Este equipamento, ocupa toda a área do tecto da cozinha, e assegura a extracção e a compensação em toda a cozinha. Pelo facto de ocupar todo o espaço disponível no tecto, o equipamento é provido de blocos de iluminação integrada, para poder assim realizar a iluminação do espaço. Outro parâmetro associado aos espaços de confecção é efectivamente a acumulação de gorduras. Com a quantidade de partículas de gordura que normalmente fica em suspensão no Bruno Almeida 64

74 acto da confecção, estas são captadas pelos sistemas de extracção de ar, pelo que deverão existir sistemas de filtragem, limpeza automática, ou a realização de uma limpeza bastante frequente dos sistemas de ventilação. Neste caso, em particular, o equipamento é provido de módulos de filtragem, com filtros facilmente laváveis. O dimensionamento deste equipamento foi realizado pelo fabricante, ao qual foi disponibilizado um conjunto de informação, tal como a potência e disposição dos equipamentos existentes na cozinha, e as dimensões do espaço. Bruno Almeida 65

75 Distribuição de fluidos térmicos Redes hidráulicas Para os circuitos de distribuição de água, foi preconizada uma tubagem de aço ao carbono, série média, sem costura, com os diâmetros indicados nas peças desenhadas e construídos de acordo com as Normas DIN 2440, incluindo acessórios de ligação e fixação. Consoante a disposição dos equipamentos terminais, das UTA's e as restrições impostas pelas restantes especialidades, foram realizados os traçados das tubagens. Devido à natureza e dimensões do projecto, o dimensionamento do diâmetro da tubagem teve por base o método da perda de carga constante. Consoante os caudais em cada troço foram seleccionados diâmetros de tubagem tendo em conta um valor máximo de perda de carga definida de 40 mm.c.a/m, e um valor máximo de velocidade de 1,5m/s. Para cada valor de diâmetro obtido no cálculo foi especificado o diâmetro comercial superior imediatamente a seguir. Na figura 4.18, encontra-se representada a folha de cálculo do diâmetro das tubagens de água, tendo subjacente a fórmula de Hazen-Williams. Figura 4.18: Folha de cálculo de diâmetro de tubagens Uma vez estabelecidos os diâmetros de todos os troços de tubagem, e contabilizando o comprimento de cada troço, foram apuradas as perdas de carga lineares e localizadas, impostas para o circuito considerado o mais desfavorável, resultando numa perda de carga global que é posteriormente essencial para a selecção das bombas de circulação. Bruno Almeida 66

76 Quanto às ligações, para tubos de dimensão nominal igual ou inferior a 50 foram previstas ligações roscadas, por sua vez para tubos para troços com tubo de dimensão superior a 50 foram previstas ligações flangeadas. Não obstante, para todas as ligações a bombas circuladoras foram especificadas ligações flangeadas. Redes Aerólicas A preconização de condutas de ar, tal como as tubagens, foi realizada segundo vários parâmetros, entre os quais, o tipo de utilização ao qual se destinam, e as restrições construtivas. Por este motivo, foram previstas três tipos de condutas, nomeadamente as circulares, as rectangulares, e as flexíveis. Assim sendo, foram especificadas condutas de chapa de aço galvanizado. O traçado das condutas, foi realizado tendo em conta a localização das unidades de tratamento de ar e dos ventiladores de extracção, as restrições construtivas e restrições colocadas pelas restantes especialidades Nas mesmas foram especificadas portas de visita para possibilitar a limpeza sempre que necessário. O dimensionamento da secção das condutas foi realizado por intermédio de uma folha de cálculo, onde os valores de secção foram condicionados pela velocidade e perdas de carga pretendidas em cada troço. Deste modo, consoante a localização das condutas, obtiveram-se secções admitindo uma velocidade máxima de 5m/s, e uma perda de carga máxima de 0,07 mm.c.a/m. Na figura 4.19, é possível observar uma folha de cálculo do diâmetro das condutas. Figura 4.19 : Folha de cálculo de diâmetros das condutas de ar A velocidade de circulação do ar no interior das condutas surge como um parâmetro a ter em conta no dimensionamento, uma vez que velocidades excessivas transmitem vibrações às Bruno Almeida 67

77 condutas que posteriormente podem resultar em ruídos ou em problemas estruturais da própria instalação. Neste caso em concreto, foram adoptados os valores de velocidade máxima referidos anteriormente, no entanto, a pesquisa e aquisição de conhecimentos após a realização desta tarefa, permitiu ter conhecimento de outros valores praticados e aconselhados pelos fabricantes. Na figura 4.20, encontram-se estabelecidos os valores máximos admissíveis de velocidade do no interior de condutas aconselhados por uma empresa fornecedora de equipamentos de ventilação. Figura 4.20: Valores máximos admissíveis de velocidade do ar no interior de condutas. Fichas Técnicas Soler & Palau Bruno Almeida 68

78 Após o cálculo das secções de cada troço de conduta, foi realizado o cálculo das perdas de carga lineares e localizadas, para o circuito aerólico mais desfavorável. Unidades de tratamento de ar As unidades de tratamento de ar são equipamentos que assumem grande importância num sistema de ventilação. Possuindo na sua constituição ventiladores, garantem a introdução de ar novo e a extracção de ar viciado do edifício. A partir de filtros, garante-se um bom nível salubridade do ar que é insuflado, e através das baterias de aquecimento e arrefecimento, garantem a insuflação de ar com uma temperatura requerida. Dada à grande variedade de funções, e aos inúmeros parâmetros que variam de edifício, este é um equipamento, que não pode ser seleccionado de um modo normalizado. Por este motivo, as unidades de tratamento de ar são seleccionadas módulo a módulo. Cada módulo possui as suas especificações. A selecção destas unidades foi realizada com apoio do fabricante. No entanto, foi necessário especificar um conjunto de informações de modo a ir de encontro ao que se pretendia em projecto. A selecção de unidades de tratamento de ar, teve em conta aspectos de nível arquitectónico, uma vez que foi necessário estabelecer uma localização para a instalação das unidades e a respectiva viabilidade de instalação nos mesmos. Unidades de tratamento de ar novo Como referido acima foi necessário fornecer um conjunto de informações ao fabricante para o mesmo poder seleccionar os diversos módulos. Para a selecção dos módulos de ventilação, foi necessário especificar o caudal de insuflação e extracção e respectivas perdas de carga. Para cumprir os requisitos impostos pelo regulamento, foi necessário solicitar equipamentos providos de recuperação de energia no ar de rejeição com uma eficiência mínima de 50%, e com dispositivos de regulação que permitissem o arrefecimento apenas com ar exterior, em alturas do dia em que a entalpia do ar exterior fosse inferior à entalpia do ar interior, na estação de arrefecimento. Segundo o artº.14 do RSECE, sistemas em que potência térmica de rejeição atinja valores superiores a 80 kw, deverão ser providos de recuperação de energia no ar rejeitado com uma eficiência mínima de 50%, na estação de aquecimento. Por outro lado, Bruno Almeida 69

79 sistemas "tudo ar", com um caudal de insuflação superior a m3/h, deverão ter na sua constituição dispositivos que permitam o arrefecimento apenas com ar exterior quando a temperatura ou entalpia do ar forem inferiores à do ar de retorno, exceptuando casos em que seja demonstrada a não viabilidade económica da sua instalação. Para a selecção das baterias de aquecimento e arrefecimento foi necessário fornecer as condições ambientais de projecto. Por fim, para o módulo de filtragem, consoante a qualidade pretendida para o ar novo e o ar insuflado foram dadas indicações para a selecção da classe e o número de andares de filtragem de ar a instalar na unidade de tratamento de ar. Tabela 21: Especificações da unidade de tratamento de ar novo da cozinha Especificação Unidade UTAN.COZ INSUFLAÇÃO Pré-Filtro Classe G4 Filtro Classe F7 Caudal m3/h 9500 Pressão Estática Disponível Pa 350 Potência Ventilador kw 3 Variador de Velocidade Sim BATERIA (2 Tubos) Modo Aquecimento kw 64,3 Caudal de Água l/h Temperatura da Água (ida/retorno) ºC 45/40 Modo Arrefecimento kw 61,7 Caudal de Água l/h Temperatura da Água (ida/retorno) ºC 7/12 Bruno Almeida 70

80 Tabela 22: Especificações das unidades de tratamento de ar novo das zonas 1, 2 e 3 Especificação Unidade UTAN.1 UTAN.2 UTAN.3 INSUFLAÇÃO Pré-Filtro Classe G4 G4 G4 Caudal m 3 /h Pressão Estática Disponível Pa Potência Ventilador kw 1,5 2,2 1,1 Variador de Velocidade Sim Sim Sim Filtro Classe F7 F7 F7 RETORNO Filtro Classe G4 G4 G4 Caudal m 3 /h Pressão Estática Disponível Pa Potência Ventilador kw 1,5 2,2 0,75 RECUPERAÇÃO Recuperador Sim Sim Sim Tipo Placas Placas Placas Free-Cooling Eficiência mínima (Inverno) % Potência Recuperada kw 11,3 13,5 7 BATERIA (2 Tubos) Modo Aquecimento kw 8,4 11,8 5,8 Caudal Água l/h Temperatura da Água (Ida/Retorno) ºC 45/40 45/40 45/40 Modo Arrefecimento kw 11,2 8,7 7,6 Caudal Água l/h Temperatura da Água (Ida/Retorno) ºC 7/12 7/12 7/12 Unidades de tratamento de ar de mistura As unidades de tratamento de ar misturado, foram na sua generalidade, seleccionadas conforme o descrito no tópico das unidades de tratamento de ar novo, no entanto apresentando algumas diferenças ao nível de construção e de valores de dimensionamento. Dada a função destes equipamentos, existe uma mistura de ar recirculado com o ar novo. Esta particularidade permite o aproveitamento de energia de parte do ar extraído dos espaços, conseguindo assim uma redução de consumo energético. Por este motivo, este tipo de unidades não possuem recuperador na sua construção, ao invés, possuem uma câmara de mistura provida de registos de caudal, onde o caudal misturado se mistura com o caudal de ar novo que entra na unidade. Bruno Almeida 71

81 Relativamente aos valores de temperatura do ar insuflado, também se verificam diferenças. Essas diferenças devem-se à sua dupla função de ventilação e climatização, e portanto, as condições do ar insuflado deveram ser tais que, permitam a introdução de ar novo no espaço a uma temperatura neutra, e que permitam de igual modo a remoção de cargas térmicas. Tabela 23: Especificações das unidades de tratamento de ar Especificação Unidade UTA.2 UTA.3 UTA.4 MISTURA Caixa de Mistura Sim Sim Sim Pré-Filtro Classe G4 G4 G4 AR NOVO Caudal m 3 /h INSUFLAÇÃO Caudal m 3 /h Pressão Estática Disponível Pa Potência Ventilador kw 0,85 0,85 0,85 Variador de Velocidade Sim Sim Sim Filtro Classe F7 F7 F7 RETORNO Caudal m 3 /h Pressão Estática Disponível Pa Potência Ventilador kw 0,85 0,60 0,60 Variador de Velocidade Sim Sim Sim Filtro Classe G4 G4 G4 BATERIA (2 Tubos) Modo Aquecimento kw 14 12,1 17,6 Caudal de Água l/h Temperatura de Água (Ida/Retorno) ºC 45/40 45/40 45/40 Modo Arrefecimento kw 11,7 10,7 13,5 Caudal de Água l/h Temperatura de Água (Ida/Retorno) ºC 7/12 7/12 7/12 Ventiladores de extracção A selecção dos ventiladores de extracção das instalações sanitárias teve por base o ábaco de selecção do fabricante. Consoante os valores de caudal requerido e perda de carga nas condutas, procedeu-se assim à selecção. Para cada um dos casos, foi necessário a selecção de Bruno Almeida 72

82 um ventilador que garantisse uma pressão estática à saída do ventilador suficiente para suprir as perdas de carga da tubagem. Uma vez, que são equipamentos em que no seu funcionamento transmitem algumas vibrações, foram especificados apoios antivibráticos, e juntas flexíveis de modo a diminuir a amplitude das vibrações para a instalação. Na tabela 13, encontram-se especificados as características dos ventiladores de extracção. Tabela 24: Especificações dos ventiladores de extracção Especificação Unidade VE.01 VE.02 VE.03 VE.04 Caudal m 3 /h Pressão Estática Disponível Pa Velocidade r.p.m Potência kw 0,37 0,75 0,15 0,37 Alimentação Monofásica (V) Modelo Ref. Tamanho 400B 600C 400A 400B Um espaço como a cozinha além dos aspectos apresentados para a selecção de ventiladores de extracção, requer outros cuidados na selecção de um equipamento. Além de partículas de gordura, fumos e odores, o acto da confecção de alimentos liberta uma grande quantidade de energia, o que representa uma extracção de ar com temperaturas elevadas. Por esse motivo, os equipamentos preconizados para este espaço foram seleccionados tendo em conta a sua resistência a altas temperaturas. Para o cálculo dos caudais de ar a extrair, foi necessário especificar a potência de todos os equipamentos de confecção de alimentos. Tabela 25: Especificações do ventilador de extracção para a cozinha Especificação Unidade VE.COZ Caudal m 3 /h 8885 Pressão Estática Disponível Pa 850 Velocidade r.p.m 1500 Potência kw 4,0 Alimentação Trifásica (V) 400 Modelo Ref. Tamanho 630 Bruno Almeida 73

83 Bombas de circulação As bombas de circulação foram igualmente seleccionadas com apoio do fabricante, no entanto, foi necessário solicitar a selecção de bombas com uma classificação mínima de EFF2, com o intuito de cumprir o requisito imposto no art.16 do RSECE. Desta feita, foi necessário fornecer ao fabricante os valores dos caudais de cada circuito e o valor da perda de carga associada a cada circuito. Em cada circuito secundário, foi especificado um conjunto de duas bombas, instaladas em paralelo, incluindo válvulas de seccionamento, de retenção, filtros, juntas antivibráticas, e pressostato diferencial. O funcionamento da instalação apenas requer o funcionamento de uma bomba de circulação. Todavia, a preconização de duas bombas instaladas em paralelo, permite remoção de uma das bombas, para substituição ou reparação, sem haver necessidade de parar o funcionamento do sistema, uma vez que uma das bombas, serve como reserva à bomba que se encontra em funcionamento. Nas tabelas 26, 27, 28 e 29 encontram-se especificadas as características de cada grupo de circulação. Tabela 26: Especificação das características da Bomba 1 Designação B1.1 B1.2 Localização Piso 0 - Central Térmica Piso 0 - Central Térmica Circuito Distribuição Distribuição Marca/Mod Grundfos - Modelo TP/4 Grundfos - Modelo TP/4 Pólos nº 4 4 Caudal m 3 /h 4,26 4,26 H. Man m.c.a 7,30 7,30 Tabela 27: Especificação das características da Bomba 2 Designação B2.1 B2.2 Localização Piso 0 - Central Térmica Piso 0 - Central Térmica Circuito Distribuição Distribuição Marca/Mod Grundfos - Modelo TP/4 Grundfos - Modelo TP/4 Pólos nº 4 4 Caudal m 3 /h 7,20 7,20 H. Man m.c.a 14,30 14,30 Bruno Almeida 74

84 Tabela 28: Especificação das características da Bomba 3 Designação B3.1 B3.2 Localização Piso 0 - Central Térmica Piso 0 - Central Térmica Circuito Distribuição Distribuição Marca/Mod Grundfos - Modelo TP/4 Grundfos - Modelo TP/4 Pólos nº 4 4 Caudal m 3 /h 17,90 17,90 H. Man m.c.a 15,30 15,30 Tabela 29: Especificação das características da Bomba 4 Designação B4.1 B4.2 Localização Piso 0 - Central Térmica Piso 0 - Central Térmica Circuito Distribuição Distribuição Marca/Mod Grundfos - Modelo TP/4 Grundfos - Modelo TP/4 Pólos nº 4 4 Caudal m 3 /h 9,40 9,40 H. Man m.c.a 5,10 5,10 Bruno Almeida 75

85 4.6. Concepção e Dimensionamento de Sistemas Solares Térmicos No âmbito das actividades referentes a sistemas solares térmicos, as tarefas assumiram a mesma frequência que a actividade referida no subcapítulo de 4.3. A preconização deste tipo de sistemas para edifícios de habitação, possui actualmente uma imensidão de esquemas e projectos padrão, que facilmente se adaptam, embora com algumas correcções, às diversas solicitações do mercado. Pelo que, apesar de serem sempre desenvolvidos esforços no sentido de preconizar sistemas o mais eficientes possível e personalizados caso a caso, o tempo disponível para o efeito, fez muitas vezes com que fosse necessário recorrer a elementos padrão e a experiências adquiridas em outros processos no acto do dimensionamento. Não obstante, em processos que envolveram sistemas com maior complexidade, o projecto e dimensionamento foi realizado de modo pormenorizado. Uma vez que a actividade corrente relativamente à energia solar térmica, não envolve soluções tipicamente complexas, o capítulo que se segue, reserva-se a apresentar as condições de cálculo no desenho e dimensionamento do sistema solar preconizado para o projecto parte integrante do subcapítulo Sistema de águas quentes sanitárias para Lar Residencial Nesta tarefa, o princípio de funcionamento do sistema não foi idealizado pelo autor, no entanto, houve uma intervenção a nível de selecção de equipamentos, o que possibilitou a aquisição de conhecimentos relativamente a esta temática. Assim sendo, estima-se uma intervenção de cerca de 50% nesta actividade. Dimensionamento O dimensionamento do sistema solar de aquecimento de águas sanitárias foi realizado por intermédio do software de dimensionamento de sistemas solares Solterm5.0, do INETI. A fim de idealizar um sistema, realizou-se o apuramento dos consumos de AQS previstos para a instalação. Este parâmetro reflecte a necessidade de aquecimento de águas para o edifício, e foi calculado tendo em conta a tipologia do edifício, e para este caso específico pelo número de utilizadores. Bruno Almeida 76

86 De acordo com n.º 2.1 do Anexo VI do RCCTE, o consumo total diário de água quente sanitária com uma temperatura de referência de 60ºC, em edifícios de serviços é de 100 l, todavia, em casos devidamente justificados pelo projectista e aceites pela entidade licenciadora são aceites outros valores, incluindo o valor nulo. Dado o tipo de utilização e a dimensão do edifício, surgiu a necessidade de adoptar valores de necessidades diferentes à recomendada pelo regulamento. Assim sendo, consoante o número de pessoas, as actividades exercidas, e o público-alvo, as necessidades para aquecimento de águas sanitárias apuradas, perfizeram um total de 1480 litros de água por dia. Na tabela 31, encontram-se especificadas as necessidades de AQS que tiveram por base o dimensionamento do sistema de AQS: Tabela 30: Considerações para cálculo das necessidades de consumo de AQS Necessidade de água a uma temperatura de referência de 60ºC Utilização Nº utilizadores Necessidades AQS [L] total [L] Pessoas Hospedadas Refeições Funcionários Refeições Crianças Total 1480 Dadas as condições de projecto, os valores das necessidades de AQS por utilizador, foram estabelecidas tendo em conta a experiência adquirida em outros processos. Não obstante, em outras condições, teria sido possível realizar o cálculo das necessidades tendo em conta os valores recomendados pela norma espanhola UNE 94002:2005, tal como sugerido no ponto L17 do documento de esclarecimentos publicado pela ADENE para o RCCTE. Nesse caso, tendo em conta o público-alvo a que se destina o lar residencial, os grupos definidos poderiam estar associados às tipologias representadas na tabela 32. Tabela 31:Valores de consumo diário por utilizador (solução alternativa) Utilização Tipo de utilização Consumo diário de referência a 60ºC Pessoas Hospedadas Lar de idosos ou estudantes 55 l/cama Refeições Funcionários Restaurante 5 l/pessoa Refeições Crianças Escola 3 l/aluno Bruno Almeida 77

87 Tabela 32: Considerações para o cálculo das necessidades de consumo de AQS (solução alternativa) Necessidade de água a uma temperatura de referência de 60ºC Utilização Nº utilizadores Necessidades AQS [L] Total [L] Pessoas Hospedadas Refeições Funcionários Refeições Crianças Total 1870 Os novos valores obtidos, poderiam portanto, implicar diferenças no dimensionamento do sistema, nomeadamente a nível do depósito de acumulação e painéis solares. No anexo 9 encontra-se representada a tabela com os valores de consumos diários de água quente sanitária para edifícios de serviços recomendados no documento de Perguntas e Respostas publicado pela ADENE, referindo a norma UNE 94002:2005. Colectores Solares A instalação foi preconizada com uma orientação dos colectores solares com azimute -30, e uma inclinação de 38º. A disposição das baterias de colectores solares na cobertura foi idealizada de modo a evitar sombreamentos, e tendo em conta a arquitectura do edifício. Figura 4.21: Vista da Planta da Cobertura com a instalação dos colectores solares Bruno Almeida 78

88 Após os parâmetros de instalação definidos, a fracção solar calculada foi de aproximadamente 71,2%, sendo o apoio ao solar realizado através de caldeira mural de condensação. Tabela 33: Especificação das características dos colectores solares Especificação Unidade Colectores Solares Nº Colectores Unid. 15 Tipo Plano Área Bruta m 2 2,34 Área de Absorção m 2 2,14 Área de Abertura m 2 2,22 Altura x Largura x Profundidade mm 2000 x 1172 x 83 Peso (Vazio) kg 40 Volume do Absorsor L 1,6 Coeficiente de Absorção % 95 Coeficiente de Emissão % 5 Pressão Máxima bar 10 Fluído Térmico Mistura Glicol/Água Rendimento óptico % 75,9 Perdas Térmicas de 1ª ordem (a1) W/m 2 k 3,48 Perdas Térmicas de 2ª ordem (a2) W/m 2 k 0,016 Bruno Almeida 79

89 Depósito de acumulação A selecção dos depósitos de acumulação teve por base as necessidades do edifício, apresentados no tópico Dimensionamento. Assim sendo, foram especificados dois depósitos, um de 1500 litros, e outro de 500 litros, ambos de construção em aço ao carbono com revestimento vitrificado pelo interior. No sentido de cumprir o disposto no anexo III do RSECE, os equipamentos são providos de isolamento com uma espessura de 80 milímetros. Por fim, para protecção contra a corrosão, foi especificada a instalação de ânodos de magnésio. Tabela 34: Especificações das características dos depósitos de acumulação Especificação Unidade Depósitos de Acumulação DEPÓSITO DE ACUMULAÇÃO VERTICAL 01 Temperatura máxima de funcionamento ºC 80 Modelo ACSF15SER Nº Serpentinas Unid. 1 Espessura do Isolamento mm 80 Localização Central Térmica Volume L 1500 Diâmetro mm 1000 Altura mm 2380 DEPÓSITO DE ACUMULAÇÃO VERTICAL 02 Temperatura máxima de funcionamento ºC 99 Modelo TRIPLET 500 Nº Serpentinas Unid. 2 Espessura do Isolamento mm 70 Localização Central Térmica Volume L 500 Diâmetro mm 750 Altura mm 1720 Bruno Almeida 80

90 Caldeira Como já foi referido no item de caracterização de soluções, foi especificado como elemento de apoio ao sistema solar uma caldeira mural de condensação, estanque. O modelo seleccionado, inclui todo o grupo hidráulico, vaso de expansão, válvula de segurança, pelo que não necessitou da preconização de quaisquer equipamentos de expansão e segurança exteriores. Tabela 35: Especificações da caldeira de apoio Especificação Unidade Caldeira Modelo CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS NOVADENS 24/24F'' Potências Útil Aquecimento kw 24 Temperatura (Ida) ºC 80 Temperatura (Retorno) ºC 60 Rendimento (100% Carga) T50/30 % 97,6 Rendimento (30% Carga) T50/30 % 107,5 CARACTERÍSTICAS AMBIENTAIS Nível NOx mg/kw/h 27,5 DIMENSÕES E PESOS Altura mm 785 Largura mm 450 Comprimento mm 141 Peso kg 44 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS Tensão V 230 Bombas circuladoras Para os circuitos solares, foram previstas bomba de caudal constante do tipo "IN LINE". Não obstante, foram seleccionadas bombas com motores de classificação mínima EFF2, conforme classificação nos termos do acordo voluntário entre os fabricantes de motores eléctricos e a Comissão Europeia. Associadas às mesmas foi especificado o fornecimento de todos os acessórios necessários para o seu bom funcionamento, nomeadamente válvulas de corte, válvulas de retenção, filtros e juntas antivibráticas. Para efeitos de medição do ponto de funcionamento das bombas, foi preconizado um pressostato diferencial e by-pass a cada unidade de bombagem através de Bruno Almeida 81

91 tubagem isolada de aço de 1/2" com duas válvulas de seccionamento e manómetro em INOX com visor de diâmetro 100 mm. Para este sistema, as bombas circuladoras foram seleccionadas de acordo o caudal requerido e a perda de carga da instalação. Tabela 36: Especificação das características das bombas do sistema solar térmico Especificação Unidade Bombas de Circulação BOMBA DE CIRCULAÇÃO BC1 Localização Central Térmica Circuito Primário Marca/Modelo Wilo Top-S 25/7 Alimentação V 230 Caudal l/h 1200 Altura Manométrica m.c.a. 4,2 BOMBA DE CIRCULAÇÃO BC2 Localização Central Térmica Circuito Inércia até à acumulação Marca/Modelo Wilo Top-S 25/5 Alimentação V 230 Caudal l/h 1200 Altura Manométrica m.c.a. 1,7 Controlador Para controlo do sistema solar foi preconizado um controlador do tipo diferencial. Este equipamento recebe o sinal respectivamente às temperaturas registadas nos diversos pontos da instalação e actua sobre as bombas de circulação, com a possibilidade de executar vários programas, entre os quais a dissipação de energia durante a noite, protecção anticongelamento, protecção de sobreaquecimento, e possibilidade de actuar os grupos hidráulicos em programas que permitem aquecimentos esporádicos dos depósitos com temperaturas acima de 60ºC para garantir a eliminação da bactéria da legionella. Assim sendo, foi especificada a instalação de sondas no retorno dos colectores solares, e no depósito de acumulação Por sua vez, o sistema de apoio possui controlo próprio que através de uma sonda colocada no depósito, actua sobre o grupo circulador da mesma. Bruno Almeida 82

92 Tubagem A tubagem do circuito primário da instalação solar, por se tratar de uma solução mais adequada, principalmente em virtude da sua compatibilidade com os colectores, foi especificado tubo de cobre desoxidado, de espessura não inferior a 0,8 mm, para o tubo de menor secção. O dimensionamento das tubagens teve como base, o descrito no item Redes Hidráulicas. Relativamente à instalação, foi especificado um conjunto de técnicas de construção que devem ser respeitadas no sentido de garantir um bom funcionamento dos demais equipamentos, entre as quais, e a execução de curvas feitas no próprio tubo apenas até ao diâmetros de 5/8'', diâmetro a partir do qual de recomendou a utilização de curvas de cobre. Para ligação do tubo, foi específica a soldadura por brasagem forte. Após a realização das ligações, foram recomendados ensaios de estanquidade, antes da aplicação do isolamento para ser possível a visualização no caso de eventuais fugas. Por fim, foi especificado ainda a protecção mecânica das tubagens por intermédio de chapa de alumínio nos circuitos localizados no exterior. Isolamento das tubagens Relativamente ao isolamento das tubagens, foi preconizada a instalação de isolamento com uma espessura mínima de 40 mm, no sentido de cumprir os requisitos impostos pelo anexo III do RSECE. Na tabela 37, encontra-se a tabela de espessuras mínimas de isolamento para tubagem de transporte de fluidos quentes. Tabela 37: Espessuras mínimas de isolamento para tubagens de transporte de fluidos quentes Diâmetro Exterior (mm) Fluido Interior Quente Temperatura do fluido (ºC) 40 a a a a 200 D < D < D < D < D Bruno Almeida 83

93 Relativamente à sua aplicação também foram referidos algumas recomendações, nomeadamente, a garantia do contacto perfeito entre a superfície do isolante e os tubos e acessórios. Tabela 38: Especificações das espessuras de isolamentos Tubagem em cobre (Circuito Primário) DN Espessura Isolamento (mm) Os valores da espessura são para as temperaturas que se poderão prever na instalação e que serão sempre superiores a 0ºC. Portanto não foi prevista a instalação de tubagem de diâmetro superior a 35 mm. Não obstante, o isolamento de válvulas, ou de outros elementos dos circuitos, deve sempre ser feito com peças facilmente amovíveis, numa espessura equivalente à dos circuitos onde estiverem instalados. Bruno Almeida 84

94 Conclusões Capítulo 5. CONCLUSÕES Após o período de estágio efectuado na empresa Enernatura, Lda, e o consequente desenvolvimento de um número considerável de actividades, descritas nos capítulos anteriores, é agora possível extrair algumas conclusões. As colaborações prestadas ao departamento de eficiência energética proporcionaram um contacto directo com todas as vertentes da certificação energética, nomeadamente com aquelas que envolvem as variadas tipologias de edifícios. Ainda nesta área, o contacto com os mais variados problemas que surgem no normal decorrer das actividades possibilitou o aprofundamento de conhecimentos, sobretudo a nível da regulamentação em vigor. As actividades desenvolvidas nesta área permitiram ainda observar e conhecer os sistemas de climatização, os sistemas de AQS e as soluções construtivas mais usuais nos edifícios de habitação. Relativamente a este tema, verificou-se ser um processo que acarreta muitos benefícios, uma vez que se direcciona aos edifícios e incentiva à melhoria na qualidade da construção e à utilização de equipamentos com elevada eficiência. Com uma construção de melhor qualidade térmica, o recurso aos sistemas de climatização passam a ser menores e, consequentemente, implicam potências inferiores, o que resulta em menores consumos. As actividades que envolveram o dimensionamento de sistemas de climatização e de AQS, possibilitaram a aquisição de conhecimentos sobre os sistemas mais solicitados e mais utilizados, para além do contacto com os clientes. Relativamente às actividades no âmbito desta tarefa verificou-se que existe actualmente no mercado em que a empresa se encontra inserida uma grande normalização dos sistemas normalmente implementados. Este facto leva a que em muitas situações as propostas realizadas concorram com propostas realizadas por outros instaladores onde os sistemas acabam por não ser os mais adequados para os edifícios em que são implementados, ou que não sejam dimensionados da melhor forma, mas que no entanto possuem menor custo de aquisição. Esta normalização de esquemas de princípio de funcionamento e de tipos de sistemas possibilita portanto a instalação dos sistemas sem haver a necessidade de um grande conhecimento, o que conduz a uma redução substancial no tempo de elaboração de propostas, e numa redução de custos inerentes à tarefa. Por este motivo, o controlo do tempo dispendido na realização de propostas é essencial, uma vez que pode por em causa a adjudicação da proposta. Por outro lado, verificou-se a necessidade de fazer Bruno Almeida 85

95 Conclusões acompanhar as propostas realizadas de estudos, ou especificações que comprovem a qualidade das propostas, e das soluções preconizadas para o edifício em questão. Esta actividade, tanto na área da climatização com na área das águas quentes sanitárias permitiu ao autor consolidar conhecimentos académicos adquiridos em várias unidades curriculares. Relativamente à área da climatização, foram consolidadas e adquiridas competências relacionadas com o dimensionamento dos sistemas terminais de climatização, com os elementos produtores de calor, e com o dimensionamento das redes hidráulicas, dos grupos de circulação. Relativamente à área dos sistemas de águas quentes sanitárias, foram consolidados e adquiridos conhecimentos relacionados com o cálculo das necessidades de AQS, com o dimensionamento dos colectores solares térmicos, assim como dos depósitos de acumulação, e igualmente com o dimensionamento de grupos fontes de calor (apoio), com o dimensionamento das redes hidráulicas, dos grupos de circulação. Contudo, as duas áreas possibilitaram a aquisição de conhecimentos relativamente aos problemas e aos constrangimentos da arquitectura dos edifícios, e muitas vezes pelo solicitado pelo requerente. Do mesmo modo, permitiu obter conhecimento relativamente aos requisitos impostos pela regulamentação em vigor para as áreas mencionadas, possibilitando assim, um enquadramento da legislação, relativamente aos edifícios estudados. A orçamentação permitiu um contacto directo com fornecedores, contacto esse que possibilitou a aquisição de conhecimento relativamente aos produtos existentes no mercado e a familiarização com os custos inerentes aos mesmos. Este permitiu a realização de estimativas orçamentais dos sistemas que foram sendo dimensionados consoante as solicitações. Para além disto, o contacto com as empresas possibilitou a aquisição de experiências que permitiram um conhecimento mais aprofundado do mercado onde se encontra inserida a empresa. Apesar, de não ter existido a possibilidade de acompanhamento de obra, a actividade de orçamentação permitiu obter noções relativamente aos custos inerentes à mão de obra, trabalhos civis, transportes, assim como trabalhos extras consoante a dificuldade apresentadas nas obras. As tarefas realizadas na área de projecto, apesar de apresentar semelhanças à actividade apresentada no Capítulo 4.3, facultaram o contacto com edifícios maiores e consequentemente de sistemas de maiores dimensões. Com este tipo de tarefas verificou-se que as soluções preconizadas para este tipo de edifícios devem ser bem estudadas consoante todas as Bruno Almeida 86

96 Conclusões características e condicionantes dos edifícios para que possam, desta forma, responder da melhor maneira às solicitações com o mínimo consumo possível, uma vez que são edifícios que geram maiores consumos. Contudo, a regulamentação impõe uma série de requisitos que dá um grande apoio ao projecto e incentiva a escolha de sistemas mais eficientes e as boas práticas na construção e na instalação de sistemas. Esta actividade permitiu a obtenção de conhecimento relacionada com o cálculo de cargas térmicas e simulação dinâmica, mais concretamente com o software HAP4.51, e com o dimensionamento de sistemas de ventilação. No que diz respeito ao segundo, possibilitou a selecção de unidades de tratamento de ar, de unidades de ventilação e o dimensionamento de redes de transporte de ar. Quanto ao projecto de AVAC do Lar Residencial apresentado no presente documento, o tempo disponibilizado para a sua execução dificultou a realização de algumas tarefas. Relativamente a este, surgiram pontos que em projectos posteriores poderão ser corrigidos. Neste caso em particular, o autor considera que relativamente às peças desenhadas, a disposição dos equipamentos, das condutas e das tubagens poderia ser optimizada. Por outro lado, a compatibilidade com projectos de outras especialidades deveria estar mais presente na realização do mesmo. Devido ao facto de não terem sido recepcionados os projectos de outras especialidades no devido tempo, não foi possível realizar essa compatibilidade, como pretendido. Numa perspectiva geral, o estagiário considera terem sido atingidos todos os objectivos que foram propostos pela empresa, no que diz respeito a aquisição de conhecimentos e através da experiência adquirida na realização das actividades propostas. O estágio possibilitou ainda o enquadramento dos conhecimentos adquiridos no mestrado no contexto das actividades realizadas. A nível pessoal o autor considera que foi conseguida uma boa integração na empresa, tanto a nível de relações interpessoais, como a nível de integração nas actividades principais da empresa, o que contribuiu de forma substancial para o seu crescimento como profissional e para a sua integração no mercado de trabalho. Bruno Almeida 87

97 Referências Bibliográficas Capítulo 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ADENE Perguntas & Resposta sobre o RCCTE [Artigo]. - Maio de ª Versão. 2. ADENE Perguntas & Resposta sobre o RSECE - QAI [Artigo]. - Maio de Diário da República - I SÉRIE - A N.º67 Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios // Decreto-Lei nº 79/ de Abril de Diário da República 2.ª Série, N.º108 Portaria n.º 461/ de Junho de Diário da República 2.ª Série, N.º69 Despacho nº 10250/2008 // Modelo dos Certificados de Desempenho Energético e da Qualidade do Ar Interior. - 8 de Abril de Diário da Republica, 2ª Série - Nº122 Despacho n.º 17313/2008 [Artigo] de Junho de Eng.º Miraldo Pedro António Quinta Ferreira Apontamentos da unidade curricular de AVAC // Tabelas RSECE, Energia European committee for Standardization Ventilation for non-residential buildings - Performance requirements for ventilation and room-conditioning systems [Artigo] // English Version. - October de Europeias Jornal Oficial das Comunidades Directiva 2002/91/CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 16 de Dezembro de 2002 relativa ao desempenho energético dos edifícios [Artigo]. - 4 de 1 de Laboratório Nacional de Engenharia Civil Coeficientes de Transmissão Térmica de Elementos da Envolvente dos Edifícios - ITE 50 [Relatório]. - Lisboa : ICT Informação Técnica, Versão actualizada Laboratório Nacional de Engenharia Civil Temperaturas Exteriores de Projecto e Números de Graus-Dias [Relatório] / Instituto de Meteorologia. - Lisboa : [s.n.], N.º67 Diário da República RCCTE // Decreto-Lei nº 80/ de Abril de Roriz Luis Climatização - Concepção, Instalação e Condução de Sistemas [Livro]. - Alfragide : Edições Orion, ª. 14. Soler & Palau SA Soler & Palau - Soluções Inovadoras [Online] // Soler & Palau - Formação de Novembro de Trox Technik Príncipios de Difusão do Ar [Artigo]. - Maio de Trox Tecknik Atenuadores de Som [Artigo] // Atenuação Acústica em Sistemas Centralizados de AVAC. - Agosto de Bruno Almeida 88

98 Departamento de Engenharia Mecânica Climatização e Energias Renováveis Relatório de estágio apresentado para a obtenção do grau de Mestre em Equipamentos e Sistemas Mecânicos ANEXOS Coimbra, Dezembro, 2011 Bruno Almeida i

99 Anexo A Anexo A. Soluções Construtivas Ref. PE01 PE02 PI01 PI02 Soluções construtivas da envolvente opaca - Paredes, Coberturas e Pavimentos Espessura l R U Umáx regulamentar cm W/m.K m 2.K/W W/m 2.K W/m 2.K Parede exterior dupla de tijolo com isolamento aplicado pelo interior e caixa de ar. Revestimento interior e exterior em reboco pintado de cor clara Argamassa: Reboco tradicional 2,0 1,30 0,015 Tijolo: Furado de 15 cm 15,0 0,38 0,395 Caixa de Ar 2,0 0,170 Poliestireno Expandido Extrudido - XPS 5,0 0,04 1,351 Tijolo: Furado de 11 cm 11,0 0,41 0,268 Argamassa: Reboco tradicional 2,0 1,30 0,015 Parede exterior dupla de tijolo com isolamento aplicado pelo interior e caixa de ar. Revestimento interior em material cerâmico e exterior em reboco pintado Cerâmico: Ladrilho de grés 0,01 1,30 0,008 Argamassa: Reboco tradicional 0,02 1,30 0,015 Tijolo: Furado de 15 cm 0,15 0,38 0,395 Res.Térm. Ar esp. de 15 mm Fluxo Horiz. 0,02 0,170 Poliestireno Expandido Extrudido - XPS 0,05 0,04 1,351 Tijolo: Furado de 11 cm 0,11 0,41 0,268 Argamassa: Reboco tradicional 0,02 1,30 0,015 Parede interior dupla de tijolo com isolamento aplicado pelo interior e caixa de ar. Revestimento constituido por placas de gesso cartonado Gesso: em placas cartonado 0,01 0,3 0,040 Tijolo: Furado de 11 cm 0,11 0,4 0,268 Poliestireno Expandido Extrudido - XPS 0,04 0,0 1,081 Res.Térm. Ar esp. de 5 mm Fluxo Horiz. 0,005 0,130 Tijolo: Furado de 11 cm 0,11 0,4 0,268 Gesso: em placas cartonado 0,01 0,3 0,040 Parede interior dupla de tijolo com isolamento aplicado pelo interior e caixa de ar. Revestimento interior constituido por material cerâmico Cerâmico: Ladrilho de grés (10 mm) 0,01 1,3 0,008 Tijolo: Furado de 11 cm 0,11 0,41 0,268 Res.Térm. Ar esp. de 5 mm Fluxo Horiz. 0,005 0,130 Poliestireno Expandido Extrudido - XPS 0,04 0,037 1,081 Tijolo: Furado de 11 cm 0,11 0,41 0,268 Gesso: em placas cartonado 0,01 0,25 0,040 Cobertura Exterior. Revestimento exterior a telha cerâmica tradicional sobre desvão ventilado Poliestireno Expandido Extrudido - XPS 0,06 0,037 1,622 CobE1 Argamassa: Betonilha 0,04 1,3 0,031 Betão: Armado (vol de ferro > 2%) de inertes 0,25 2,5 0,100 Pavl1 Descrição Argamassa: Reboco tradicional 0,015 1,3 0,012 Pavimento interior sobre espaço não útil. Revestimento interior em material cerâmico Argamassa: Reboco tradicional 0,02 1,3 0,015 Betão: Armado (vol de ferro > 2%) de inertes 0,2 2,5 0,080 Poliestireno Expandido Extrudido - XPS 0,06 0,037 1,622 Argamassa: Betonilha 0,08 1,3 0,062 Cerâmico: Ladrilho de grés (10 mm) 0,01 1,3 0,008 0,419 0,479 1,6 0,487 1,6 0,525 0,511 1,6 0,418 1,6 1,0 1,3 Bruno Almeida i

100 Anexo A Soluções construtivas da envolvente envidraçada - Envidraçados com corte térmico Dispositivo Permeabilidade U Factor Solar de oclusão Localização Caixilharia ao ar dos Tipo vidro W/m 2 Máx..K Solução nocturna dispositivos Reg. Pressiana de réguas plásticas de cor clara Vãos envidraçados inseridos nas fachadas sudoeste, sudeste, sul, nascente, poente, noroeste e nordeste de todo o edifício em geral Alumínio Baixa Vidro Duplo mm 2,7 0,04 0,56 Não aplicável Vãos envidraçados inseridos na fachada sudoeste da Cozinha e Sala de Refeições Alumínio Não Aplicável Vidro Duplo mm 3,7 0,49 0,56 Bruno Almeida ii

101 Anexo B Anexo B. Caudais Reais de ar Novo Ref. Designação Área (m 2 ) N.º Ocupantes (RSECE ) N.º Ocupantes (LAYOUT ) Caudal /ocupante (m 3 /h) Caudal/m 2 (m 3 /h) Caudal Ar Novo /ocupante (LAYOUT) (m 3 /h) Caudal Ar Novo /ocupante (RSECE) (m 3 /h) Caudal Ar Novo /m 2 (RSECE) Caudal com Ev=0,8 (m 3 /h) Caudal com Acresc. 50% (MNEL'S) (m 3 /h) 0.01 Sala de Refeições 147, Sala de estar/convívio+s.func. 157, Ludoteca 64, Arquivo 6, Direcção/Reuniões 30, Vestiário 9, Átrio Principal 123, Secretaria 34, Arrumos 6, Sala de monitores 18, Sala de actividades 29, Sala de actividades 29, Sala de actividades 29, Sala de actividades 29, Sala de actividades 33, Circulação 147, Sala de actividades da vida diária 60, Sala de actividades 29, Sala de actividades 29, Sala de actividades 27, Arrumos 11,90 5 Bruno Almeida iii

102 Anexo B Ref. Designação Área (m 2 ) N.º Ocupantes (RSECE ) N.º Ocupantes (LAYOUT ) Caudal /ocupante (m 3 /h) Caudal/m 2 (m 3 /h) Caudal Ar Novo /ocupante (LAYOUT) (m 3 /h) Caudal Ar Novo /ocupante (RSECE) (m 3 /h) Caudal Ar Novo /m 2 (RSECE) Caudal com Ev=0,8 (m 3 /h) Caudal com Acresc. 50% (MNEL'S) (m 3 /h) 0.29 Ginásio 90, Vestiário I.S. Fem. 8, Vestiário I.S. Masc. 8, Gabinete 15, Arrumos 7, Casa das máquinas 14, Fisioterapia 101, Quarto Individual Quarto Individual Quarto duplo 17, Quarto duplo 18, Gabinete de Saúde 14, Gabinete 14, Director Técnico 14, Gabinete 14, Gabinete 14, Gabinete 14, Vestiários 3, Quarto duplo 18, Quarto duplo 17, Circulação 127, Quarto Individual 12, Bruno Almeida iv

103 Anexo B Ref. Designação Área (m 2 ) N.º Ocupantes (RSECE ) N.º Ocupantes (LAYOUT ) Caudal /ocupante (m 3 /h) Caudal/m 2 (m 3 /h) Caudal Ar Novo /ocupante (LAYOUT) (m 3 /h) Caudal Ar Novo /ocupante (RSECE) (m 3 /h) Caudal Ar Novo /m 2 (RSECE) Caudal com Ev=0,8 (m 3 /h) Caudal com Acresc. 50% (MNEL'S) (m 3 /h) 0.56 Quarto duplo 18, Quarto duplo 18, Quarto duplo 18, Quarto duplo 18, Banhos de ajuda 16, Lavandaria 51, Quarto duplo 18, Quarto Individual 16, Quarto duplo 18, Arrumos 11, Circulação 17, Central Térmica 16, Circulação 52, Limpeza 7, Armazém alimentar 11, Armazém alimentar 10, Despensa 10, Cozinha 59, Vestiário Masculino 1, Vestiário Feminino 1, TOTAL 2167, m³/h m³/h Bruno Almeida v

104 Anexo C Anexo C. Cargas Internas Ref. Designação Iluminação Equipamento W/m 2 W/m 2 Ocupantes Sensível Latente (W/pessoa) (W/pessoa) 0.01 Sala de Refeições 5, ,7 79, Sala de estar/convívio 4, ,1 35, Ludoteca 9, , Direcção/Reuniões 3, , Secretaria 3, , Sala de monitores 3, ,5 60, Sala de actividades 6, ,5 79, Sala de actividades 6, ,5 79, Sala de actividades 6, ,5 79, Sala de actividades 6, ,5 79, Sala de actividades 6, ,5 79, Sala de actividades de VD 6, ,5 79, Sala de actividades 6, ,5 79, Sala de actividades 6, ,5 79, Sala de actividades 6, ,5 79, Ginásio 8, ,9 271, Gabinete 3, Fisioterapia 4, ,3 133, Quarto Individual 4, Quarto Individual 4, Quarto duplo 4, , Quarto duplo 4, , Gabinete de Saúde 3, Gabinete 3, Director Técnico 3, Gabinete 3, Gabinete 3, Gabinete 3, Quarto duplo 4, , Quarto duplo 4, , Quarto Individual 4, Quarto duplo 4, , Quarto duplo 4, , Quarto duplo 4, , Quarto duplo 4, , Quarto duplo 4, , Quarto Individual 4, Quarto duplo 4, , Cozinha 6, ,3 133,3 Bruno Almeida vi

105 Anexo D Anexo D. Relatórios das Cargas Térmicas Heating Plant Sizing Summary for Aquecimento CRIO REAL WATTMONDEGO Heating Plant Sizing Summary for Aquecimento 05:58 CRIO REAL WATTMONDEGO 05:58 1. Plant Information: Plant Name... Aquecimento Plant Type... Generic Hot Water Design Weather... Vila Nova de Ourém, Portugal 2. Heating Plant Sizing Data: Maximum Plant Load ,9 kw Load occurs at... Winter Design W/m²... 61,7 W/m² Floor area served by plant ,1 m² 3. Coincident Air System Heating Loads for Winter Design System Heating Coil Load Air System Name Mult. ( kw ) UTA ,3 UTA 2 1 8,4 UTA 3 1 3,4 UTAN ,4 UTAN ,5 UTAN ,6 UTAN ,8 VCs 1 60,5 System loads are for coils whose heating source is ' Hot Water ' or ' Any '. Cooling Plant Sizing Summary for Arrefecimento CRIO REAL WATTMONDEGO Cooling Plant Sizing Summary for Arrefecimento 05:59 CRIO REAL WATTMONDEGO 05:59 1. Plant Information: Plant Name... Arrefecimento Plant Type... Generic Chilled Water Design Weather... Vila Nova de Ourém, Portugal 2. Cooling Plant Sizing Data: Maximum Plant Load ,2 kw Load occurs at... Jul 1500 m²/kw... 18,8 m²/kw Floor area served by plant ,1 m² 3. Coincident Air System Cooling Loads for Jul 1500 System Cooling Coil Load Air System Name Mult. ( kw ) UTA 1 1 9,4 UTA 2 1 7,3 UTA 3 1 4,0 UTAN ,7 UTAN ,6 UTAN ,6 UTAN ,9 VCs 1 48,8 System loads are for coils whose cooling source is ' Chilled Water ' or ' Any '. Bruno Almeida vii

106 Anexo E Anexo E. Distribuição do edifício por zonas ZONA 1 - UTAN 1 ZONA 2 - UTAN 2 ZONA 3 - UTAN 3 Ref. Espaço Ref. Espaço Ref. Espaço 005 Ludoteca 013 Arrumos 038 Quarto Individual 006 Arquivo 014 Sala de monitores 039 Quarto Individual 007 Direcção/Reuniões 015 Sala de actividades 054 Circulação 008 Vestiário 016 Sala de actividades 055 Quarto Individual 011 Átrio Principal 017 Sala de actividades 056 Quarto duplo 012 Secretaria 018 Sala de actividades 057 Quarto duplo 041 Quarto duplo 019 Sala de actividades 058 Quarto duplo 042 Quarto duplo 020 Circulação 059 Quarto duplo 044 Gabinete de Saúde 023 Sala de actividades da vida diária 061 Lavandaria 045 Gabinete 024 Sala de actividades 062 Quarto duplo 046 Director Técnico 025 Sala de actividades 063 Quarto Individual 047 Gabinete 026 Sala de actividades 064 Quarto duplo 048 Gabinete 027 Arrumos 065 Arrumos 049 Gabinete 034 Gabinete 066 Circulação 050 Vestiários 035 Casa das máquinas 067 Central Térmica 051 Quarto duplo 068 Circulação 052 Quarto duplo 069 Limpeza 070 Armazém alimentar 071 Armazém alimentar 073 Despensa ZONA 4 - UTAN 4 ZONA 5 - UTA 1 ZONA 6 - UTA 2 ZONA 7 - UTA 3 Ref. Espaço Ref. Espaço Ref. Espaço Ref. Espaço 074 Cozinha 001 Sala de Refeições 002 Sala de Estar 029 Ginásio Bruno Almeida viii

107 Anexo F Anexo F. Cargas Térmicas dos Espaços Espaços a Climatizar Cargas Térmicas dos Espaços a Climatizar Carga Carga Carga Área Arref. Arref. Arref. (m 2 ) Sensív Latent Total el (W) e (W) (kw) Pico Carga Aquec. Total (W) Carga Aquec. Total (kw) Sala de Refeições 147, ,0 Sep ,0 5,0 002 Sala de Estar 157, ,0 Aug ,0 6,0 005 Ludoteca 64, ,0 Jul ,0 2,0 007 Direcção/Reuniões 30, ,0 Jul ,0 2,0 012 Secretaria 34, ,0 Jul ,0 2,0 014 Sala de Monitores 18, ,0 Aug ,0 1,0 015 Sala de Actividades 29, ,0 Aug ,0 1,0 016 Sala de Actividades 29, ,0 Aug ,0 1,0 017 Sala de Actividades 29, ,0 Aug ,0 1,0 018 Sala de Actividades 29, ,0 Aug ,0 1,0 019 Sala de Actividades 33, ,0 Jul ,0 2,0 023 Sala Actividades VD 60, ,0 Aug ,0 2,0 024 Sala Actividades 29, ,0 Jul ,0 2,0 025 Sala Actividades 29, ,0 Jul ,0 2,0 026 Sala Actividades 27, ,0 Jul ,0 2,0 029 Ginásio 90, ,0 Aug ,0 3,0 034 Gabinete 15, ,0 Sep ,0 1,0 038 Quarto 15, ,0 Jun ,0 1,0 039 Quarto 15, ,0 Jun ,0 1,0 041 Quarto Duplo 17, ,0 Jul ,0 1,0 042 Quarto Duplo 18, ,0 Jul ,0 1,0 044 Gabinete Saúde 14, ,0 Jul ,0 1,0 045 Gabinete 14, ,0 Jul ,0 1,0 046 Director Técnico 14, ,0 Jul ,0 1,0 047 Gabinete 14, ,0 Sep ,0 1,0 048 Gabinete 14, ,0 Sep ,0 1,0 049 Gabinete 14, ,0 Sep ,0 1,0 051 Quarto duplo 18, ,0 Sep ,0 1,0 052 Quarto duplo 18, ,0 Sep ,0 1,0 055 Quarto Individual 18, ,0 Jun ,0 1,0 056 Quarto Duplo 18, ,0 Jun ,0 1,0 057 Quarto Duplo 18, ,0 Jun ,0 1,0 058 Quarto Duplo 18, ,0 Aug ,0 1,0 059 Quarto Duplo 18, ,0 Aug ,0 1,0 062 Quarto Duplo 18, ,0 Jun ,0 1,0 063 Quarto Individual 16, ,0 Jul ,0 1,0 064 Quarto Duplo 18, ,0 Jul ,0 1,0 Bruno Almeida ix

108 Anexo G Anexo G. Selecção dos ventiloconvectores Espaço Úteis TIPO VC CAUDAL UNIT (m3/h) Qtd. CAUDAL EFECT. (m3/h) POT. ARR (kw) 0.05 Ludoteca VC ,1 3, Direcção/Reuniões VC ,3 2, Secretaria VC ,3 2, Sala de monitores VC ,3 2, Sala de actividades VC ,3 2, Sala de actividades VC ,3 2, Sala de actividades VC ,3 2, Sala de actividades VC ,3 2, Sala de actividades VC ,3 2, Sala de actividades VD VC ,6 5, Sala de actividades VC ,3 2, Sala de actividades VC ,3 2, Sala de actividades VC ,3 2, Gabinete VC ,6 2, Quarto Individual VC ,6 2, Quarto Individual VC ,6 2, Quarto duplo VC ,6 2, Quarto duplo VC ,6 2, Gabinete de Saúde VC ,6 2, Gabinete VC ,6 2, Director Técnico VC ,6 2, Gabinete VC ,6 2, Gabinete VC ,6 2, Gabinete VC ,6 2, Quarto duplo VC ,6 2, Quarto duplo VC ,6 2, Quarto Individual VC ,6 2, Quarto duplo VC ,6 2, Quarto duplo VC ,6 2, Quarto duplo VC ,6 2, Quarto duplo VC ,6 2, Quarto duplo VC ,6 2, Quarto Individual VC ,6 2, Quarto duplo VC ,6 2,0 POT. AQ (kw) Bruno Almeida x

109 Anexo H Anexo H. Relatório de Difusão Bruno Almeida xi

110 Anexo H Bruno Almeida xii

111 Anexo I Anexo I. Consumos padrão para AQS Bruno Almeida xiii