Método de Simulação. Edifícios comerciais, de serviços e públicos. Roberto Lamberts, PhD Veridiana A. Scalco, Dra Gabriel Iwamoto Rogério Versage, MSc

Transcrição

1 Método de Simulação Edifícios comerciais, de serviços e públicos Roberto Lamberts, PhD Veridiana A. Scalco, Dra Gabriel Iwamoto Rogério Versage, MSc Apoio: Márcio Sorgato, Carolina Carvalho e Mariana G. Bottamedi. Rio de Janeiro, Outubro de 2011

2 ESTRUTURA DO CURSO 08:00-10:00 RTQ-C 10:00-10:30 Coffee break 10:30-12:00 Tópicos sobre o RAC-C 13:30-15:30 Abordagem prática 15:30-16:00 Coffee break 16:00-18:00 Avaliação

3 Simulação Comercial 1. RTQ-C 1.1. Pré-requisitos específicos Programa de simulação Arquivo climático 1.2. Procedimentos para simulação Metodologia para a modelagem da envoltória e sistemas 2. RAC-C 3. Abordagem prática

4 Simulação: RTQ Comercial, serviços e públicos

5 1. Simulação: RTQ-C Comparar a edificação real com 4 modelos de referência: A B C D

6 1.1. Pré-requisitos específicos Programa de simulação Ser um programa para a análise do consumo de energia; Ser validado pela ASHRAE Standard 140; Modelar 8760 horas por ano; Modelar variações horárias de ocupação, potência de iluminação e equipamentos e sistemas de ar condicionado, para cada dia da semana e feriados;

7 1. Pré-requisitos específicos Modelar efeitos de inércia térmica; Modelar efeitos de multi-zonas térmicas; Para o item (PT Ed. condicionados avaliados completamente por simulação): capacidade de simular as estratégias bioclimáticas adotadas no projeto; Caso o edifício proposto possua sistema de condicionamento de ar, o programa deve permitir modelar os sistemas de condicionamento de ar utilizados na edificação; Determinar a capacidade solicitada pelo Sistema de Condicionamento de Ar; Produzir relatórios horários do uso final de energia.

8 1. Pré-requisitos específicos Arquivo climático Valores horários para todos os parâmetros relevantes requeridos pelo programa, tais como temperatura e umidade, direção e velocidade do vento e radiação solar; Caso o local do projeto não possua arquivo climático, deve-se utilizar dados climáticos de uma região próxima que possua características climáticas semelhantes; Devem ser utilizados arquivos climáticos disponibilizados: Departamento de Energia dos Estados Unidos: O arquivo climático deve ser aprovado pelo laboratório de referência.

9 1.2. Procedimentos para simulação Para quais edifícios? Condicionados artificialmente, edifícios não condicionados ou parcialmente condicionados. Como? Comparação do desempenho do edifício real com um edifício similar (de referência): Portanto, dois modelos devem ser construídos: o modelo representando o edifício real e o modelo de referência (de acordo com o nível de eficiência pretendido). Portanto, deve-se construir para a avaliação: um modelo representando a edificação real e quatro modelos de referência (A, B, C e D). Consumo de energia do projeto ao consumo do modelo de referência pretendido.

10 1.2. Procedimentos para simulação Metodologia para modelagem de envoltória e sistemas Para classificações visando as etiquetas parciais, o modelo real deve conter as seguintes alterações: Parcial da Envoltória: Simular com os sistemas de iluminação especificados para o modelo do edifício de referência, de acordo com o nível de eficiência pretendido Simular com o sistema de condicionamento de ar atendendo as tabelas 6.1, 6.2 e 6.3, quando for o caso, e com o COP como do modelo de referência, de acordo com o nível de eficiência pretendido

11 1.2. Procedimentos para simulação

12 2. Procedimentos para simulação

13 1.2. Procedimentos para simulação Metodologia para modelagem de envoltória e sistemas Para classificações visando as etiquetas parciais, o modelo real deve conter as seguintes alterações: Parcial da Envoltória: Parciais da Envoltória e do Sistema de Condicionamento de ar: Parciais da Envoltória e do Sistema de Iluminação: Simular com os sistemas de iluminação especificados para o modelo do edifício de referência, de acordo com o nível de eficiência pretendido Simular com o sistema de condicionamento de ar atendendo as tabelas 6.1, 6.2 e 6.3, quando for o caso, e com o COP como do modelo de referência, de acordo com o nível de eficiência pretendido

14 2. Procedimentos para simulação Para classificação visando a etiqueta parcial da envoltória: (não havendo sistema de iluminação e condicionamento de ar especificados): Carga térmica do projeto carga térmica do modelo de referência pretendido O modelo real deve conter as seguintes alterações: - Simular com os sistemas de iluminação especificados para o modelo da edificação de referência, de acordo com o nível de eficiência (utilizar as taxas limites do método prescritivo, de acordo com o uso); - O sistema de condicionamento de ar deve estar modelado utilizando o método Ideal Loads, uma vez que o objetivo é somente a comparação entre as cargas térmicas do modelo real e dos modelos de referência.

15 1.2. Procedimentos para simulação Características em comum para o Modelo do Edifício Real e de Referência Programa de simulação e arquivo climático; Geometria e orientação com relação ao Norte Geográfico; Padrão de uso (ocupação real do edifício) e operação dos sistemas; Valor de DCI em equipamentos; Padrão de uso de pessoas, com o mesmo valor de calor dissipado; Tipo de sistema de condicionamento de ar. Entretanto, modelo de referencia deve-se utilizar o COP estabelecido pelo método prescritivo, de acordo com o nível de eficiência pretendido. A B C D Setpoint de resfriamento e aquecimento.

16 1.2. Procedimentos para simulação Modelo do Edifício Real Utilizar todas as características da edificação de acordo com o projeto (transmitâncias, absortâncias, tipo de vidro, PAFT, AVS, AHS...) Se possuir diferentes sistemas de condicionamento de ar, representá-los para cada zona térmica; Se possibilitar o uso do sistema de condicionamento de ar em somente alguns períodos do ano, a simulação poderá incluir a ventilação natural, desde que seja comprovado conforto térmico; Utilizar a Densidade de Potencia de Iluminação do projeto proposto; Considerar os dispositivos de sombreamento; Sombreamento do entorno (opcional): somente no modelo do edifício real.

17 1.2. Procedimentos para simulação Modelo do Edifício de Referencia A B C D Deve-se adotar o valor de ICenv do limite máximo do intervalo do nível de classificação almejado.; Na classificação geral, o modelo de referência deve atingir o nível de eficiência pretendido de acordo com a distribuição dos pesos na equação de classificação geral (Equação 2.1); Devem ser utilizados os valores máximos de transmitância térmica e de absortancia solar para o nível de eficiência pretendido, definidos nos de pré-requisitos específicos da envoltória; As Tabelas 6.4, 6.5 e 6.6 apresentam os valores limites:

18 1.2. Procedimentos para simulação

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20 1.2. Procedimentos para simulação

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22 1.2. Procedimentos para simulação deve-se adotar um PAFT calculado de acordo com os itens abaixo: a) utilizar a fórmula do ICenv referente a envoltória do edifício de acordo com a Zona Bioclimática da localização do edifício; b) adotar AVS=0 e AHS=0; entretanto o autosombreamento deve ser considerado; c) adotar um vidro simples 3mm, com um Fator Solar de 0,87; d) o valor de PAFT deve ser o maior possível para o nível de eficiência pretendido cada nível de eficiência pretendido (A, B, C e D);

23 1.2. Procedimentos para simulação e) as áreas do PAF T calculadas para os diferentes níveis de eficiência (A, B, C e D) devem ser dispostas nos modelos de referência de forma proporcional às aberturas existentes no modelo real. Modelo real Referência Referência

24 1.2. Procedimentos para simulação Passo-a-passo para calcular o PAFT dos modelos de referência: 1 Fonte: S3eElaboracaoModelosReferencia.pdf 2 Fonte: S3eElaboracaoModelosReferencia.pdf

25 1.2. Procedimentos para simulação Passo-a-passo: 3 Fonte: S3eElaboracaoModelosReferencia.pdf 4 Fonte: S3eElaboracaoModelosReferencia.pdf

26 1.2. Procedimentos para simulação

27 1.2. Procedimentos para simulação

28 1.2. Procedimentos para simulação

29 1.2. Procedimentos para simulação iluminação zenital (PAZ maior que 5% no modelo real): modelos de referência A e B: PAZ de 2% com vidro claro e fator solar de 0,87 modelos para os níveis C e D: PAZ igual ao modelo real (mínimo 2%) a DPI deve ser modelada dentro dos limites da Tabela 4.1 (áreas) ou 4.2 (atividades);...

30 1.2. Procedimentos para simulação deve-se adotar o mesmo Sistema de Condicionamento de Ar proposto no Modelo Real, sendo que a eficiência deve estar de acordo com as tabelas do Item 5 (A, B, C, D ou E) e ter capacidade de atender à carga térmica do modelo de referência; o numero máximo de horas não atendidas nos modelos (real e referência) = 10% das horas de funcionamento do sistema de condicionamentode ar; o número de horas não atendidas nos modelos (real e referência) não deve exceder a 25 horas mensais em cada um dos meses que o sistema de condicionamento de ar estiver operando; a capacidade do sistema de condicionamento de ar dos modelos de referência deve ser dimensionada de forma a atender à carga térmica e a exigência das horas não atendidas limite.

31 1.2. Procedimentos para simulação Pontuação Total (PT) de edifícios totalmente simulados (E + I + C) O equivalente numérico de simulação (EqNumS) será calculado através de interpolação linear entre os consumos dos modelos de referencia: Se o consumo da edificação real for menor que o consumo do modelo de referência para nível A, deve-se utilizar para a interpolação o intervalo estabelecido entre os consumos dos modelos de referência para nível A e para nível B.

32 1.2. Procedimentos para simulação Observações: Edifícios condicionados avaliados completamente pelo método da simulação poderão receber a ENCE Geral e o ponto de bonificação apenas quando esta não estiver presente na simulação que gerou o equivalente numérico de simulação (EqNumS). Edifícios que possuírem sistema de condicionamento de ar e ventilação natural: EqNumV EqNumS Não atendida a condição: classificação final será dada pelo EqNumV Edifícios que possuírem apenas ventilação natural: Equação 2.1 para PTtotal

33 1.2. Procedimentos para simulação Aplicação dos pré-requisitos específicos: O não atendimento aos pré-requisitos gerais implica na queda do nível de eficiência: Os pré-requisitos específicos de envoltória não precisam ser atendidos Os pré-requisitos específicos do sistema de iluminação serão avaliados por ambiente. 80% da potência total deve atender aos pré-requisitos do nível desejado. Os pré-requisitos específicos do sistema de condicionamento de ar serão verificados por equipamento. 80% da potência total deve atender aos pré-requisitos do nível desejado.

34 1.2. Procedimentos para simulação Ambientes naturalmente ventilados ou não condicionados Para edifícios naturalmente ventilados ou que possuam áreas de longa permanência não condicionadas: Obrigatório comprovar por simulação que o ambiente interno proporciona temperaturas dentro da zona de conforto durante o POC:

35 1.2. Procedimentos para simulação

36 1.2. Procedimentos para simulação

37 Simulação: RAC Comercial, serviços e públicos

38 RAC-C Vigente Método de Simulação Narrativa da edificação, com ilustrações 3D visualizando todas as fachadas; Narrativa da simulação realizada;

39 1. 2. Método de simulação Inspeção da simulação: Procedimentos de verificação (arquivo) Observações: A inspeção da simulação poderá ser realizada em duas etapas; Não atendendo a algum dos itens da avaliação simplificada, a avaliação passa obrigatoriamente a ser do tipo completa; As primeiras 10 inspeções do OIA deverão ser do tipo completa; O OIA deverá ter no mínimo uma avaliação do tipo completa a cada 10 inspeções.

40 Simulação: Prática Comercial, serviços e públicos

41 Ferramenta Domus Domus ProcelEdifica: Versão Beta Convênio ECV 283/08 PUCPR Prof. Nathan Mendes, Dr. Eng. Pontifícia Universidade Católica do Paraná PUCPR Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEM Laboratório de Sistemas Térmicos - LST

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43 Domus Procel Edifica

44 Domus - Procel Edifica Envoltória

45 Domus - Procel Edifica DLL RTQ

46 Domus - Procel Edifica DLL RTQ

47 Domus - Procel Edifica DLL RTQ

48 Ferramenta S3e

49 APRESENTAÇÃO O S3E é uma ferramenta que permite avaliar o nível de eficiência energética de edificações comerciais segundo o Programa Brasileiro de Etiquetagem.

50 APRESENTAÇÃO Desenvolvido para simplificar o emprego da simulação de edificações, sendo muito útil nas fases iniciais de projeto quando são tomadas as decisões que terão maior impacto no desempenho energético.

51 APRESENTAÇÃO MATERIAIS CONSTRUTIVOS Os materiais construtivos, os perfis de uso, equipamentos e demais dados foram modelados para representar a realidade do mercado brasileiro. PERFIS DE USO EQUIPAMENTOS

52 APRESENTAÇÃO O S3E possui entrada de dados simplificada e intuitiva através de uma interface web com acesso gratuito.

53 APRESENTAÇÃO As simulações são realizadas em um servidor remoto com emprego do software EnergyPlus. Os resultados das simulações serão armazenados e estarão disponíveis ao usuário através de login.

54 CARACTERÍSTICAS DO S3E: Gratuito; Fácil e intuitivo; Pode ser utilizado em qualquer computador; Os resultados estão acordo com o RTQ-C.

55 USE O S3E PARA: Obter o nível de eficiência da sua edificação (ENCE Procel-Edifica); Calcular o consumo mensal e anual de energia; Identificar a contribuição de cada uso final no consumo total; Otimizar o desempenho energético da envoltória; Definir o tipo de sistema de condicionamento de ar e seus parâmetros de funcionamento; Dimensionar o sistema de condicionamento de ar.

56 RECURSOS DISPONÍVEIS: Acesso gratuito via web; Interface gráfica amigável, com entrada reduzida de dados totalmente em português; Arquivos climáticos das principais cidades brasileiras; Materiais e componentes construtivos nacionais; Ganhos internos (iluminação, equipamentos e ocupantes);

57 RECURSOS DISPONÍVEIS: 13 padrões de uso (escritório, hotel, supermercado, restaurante, etc); 6 formas geométricas pré-definidas; Opções de sombreamento vertical e horizontal nas aberturas, e sombreamento de entorno; 7 modelos de sistemas de condicionamento de ar.

58 PARA SABER MAIS ACESSE: DÚVIDAS, CRÍTICAS E SUGESTÕES: S3E@LABEEE.UFSC.BR MAURÍCIO NATH LOPES MAURICIO@LABEEE.UFSC.BR GABRIEL IWAMOTO GABRIEL.IWAMOTO@LABEEE.UFSC.BR

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60 Fim!