Universidade do Minho - Escola de Engenharia MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL Plano de Trabalhos para Dissertação de Mestrado 2017/18

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1 Universidade do Minho - Escola de Engenharia MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL Plano de Trabalhos para Dissertação de Mestrado 2017/18 Tema: Integração de Sistemas Solares na Reabilitação de um Edifício Escolar para atingir os nzeb Aluno(a): Maria João Teles Pereira Alexandre Número do Aluno(a): A73156 Orientador(a): Sandra Maria Gomes Monteiro da Silva 1. Introdução A pobreza energética, também designada como "vulnerabilidade energética", pode ser definida, de uma forma geral, como viver com a incerteza de poder manter ou recuperar um status financeiro seguro (Thomson, Bouzarovski, & Snell, 2017). No entanto, o conceito de pobreza energética ainda não foi claramente definido. No Reino Unido, uma família está numa situação de pobreza energética quando precisa gastar mais de 10% do seu orçamento familiar para aquecer a habitação até um nível suficiente para assegurar a saúde e conforto" (EPEE, n.d.). Em França, uma família encontra-se numa situação de pobreza energética quando os custos energéticos da sua habitação que estão acima da média (nível médio nacional), e para pagar esse valor ficarão abaixo da linha de pobreza oficial (BPIE, 2015). Contudo, estas definições não são diretamente aplicáveis a outros países, devido a diferenças de clima, métodos de aquecimento e avaliação do orçamento familiar (EPEE, n.d.). A pobreza energética pode também ser definida como quando é difícil, ou impossível, a uma família garantir um aquecimento adequado na sua habitação, podendo cada país adaptar esta definição para refletir as características e critérios nacionais, mantendo uma visão comum do problema (EPEE, n.d.). Esta é cada vez uma preocupação comum na Europa, sendo Portugal considerado um dos países com maior nível de pobreza energética (SOUTH ZEB, n.d). Em Portugal, com 29% da população numa situação de pobreza energética, o Concelho de Bragança é o que apresenta maior incidência da pobreza energética, 75%, e o Concelho de Braga, com a população mais jovem, é o que apresenta menor incidência da pobreza energética (Sampaio, 2016). Através da análise da Figura 1, é possível verificar que Portugal apresenta a segunda maior percentagem de mortes durante o inverno a nível da União Europeia (UE), devido à baixa eficiência energética das habitações (entre o ano 2010 a 2012 verificou-se um aumento bastante significativo da percentagem de mortalidade em Portugal) (Gaivão, 2017). A mitigação da pobreza energética e o aumento da eficiência energética dos edifícios é uma das metas da União Europeia, definida na EPBD-recast (Directiva 2010/31/UE, 2010) e na diretiva relativa à eficiência energética (Diretiva 2012/27/UE, 2012), uma vez que o setor dos edifícios é responsável por 40% do consumo de energia na UE (Comissão Europeia, n.d.). A União Europeia tem vindo a desenvolver um conjunto de políticas que visam aumentar a eficiência energética dos edifícios através da redução dos consumos energéticos e a promoção do recurso a fontes de energia de origem renovável de modo a que se possam atingir, a curto/médio prazo, edifícios com necessidades de energia quase nulas, designados por edifícios nzeb (nearly zero energy building). Sendo um edifício nzeb, aquele que apresenta um desempenho energético muito elevado, onde os gastos energéticos são cobertos em grande medida por energia proveniente de fontes renováveis produzidas localmente ou nas suas proximidades, segundo a reformulação da Diretiva de Desempenho Energético de Edifícios (EPBD-recast - Energy Performance of Buildings Directive) (Directiva 2010/31/UE, 2010). Em Portugal edifícios nzeb são edifícios com necessidades quase nulas de energia os que tenham um elevado desempenho energético e em que a satisfação das necessidades de energia resulte em grande medida de energia proveniente de fontes renováveis, designadamente a produzida no local ou nas proximidades (Decreto-Lei n.º 118/2013, 2013). Segundo Kurnitski (2013) um edifício nzeb, é aquele que possui uma procura de energia primária líquida superior a 0 kwh/(m 2.ano) técnica e razoavelmente alcançável mas não superior ao valor limite nacional de energia primária não renovável. Este valor deve ser alcançado com a melhor combinação de medidas de eficiência energética e tecnologias de energia renovável, que podem ter ou não um nível ótimo de rentabilidade (Kurnitski, 2013). 1

2 A partir de 31 de dezembro de 2018 todos os novos edifícios públicos (detidos ou ocupados) e a partir de 31 de dezembro de 2020 todos os novos edifícios devem ser nzeb (Directiva 2010/31/UE, 2010). Sempre que possível, a renovação dos edifícios existentes deve cumprir os mesmos requisitos de desempenho energético dos edifícios novos desde que não existam restrições técnicas, funcionais ou económicas (Directiva 2010/31/UE, 2010; Diretiva 2012/27/UE, 2012). Assim, para atingir esses objetivos é fundamental reabilitar a envolvente, instalar sistemas (aquecimento, arrefecimento, ventilação, produção de águas quentes sanitárias etc.) eficientes e a integração de sistemas solares na reabilitação dos edifícios em Portugal. Para o cumprimento das metas definidas pela EPBD-reformulação e as metas da União Europeia para 2020, ou seja, reduzir as emissões de gases com efeitos de estufa em 20%, relativamente aos valores de 1990, aumentar em igual percentagem a proporção de fontes de energia renováveis no consumo de energia final e alcançar a meta de 20% estabelecida para a eficiência energética até 2020, é essencial a instalação de sistemas solares térmicos fotovoltaicos na reabilitação dos edifícios (Directiva 2010/31/UE, 2010). No entanto, mais do que instalar é necessário integrar os painéis na envolvente do edifício (substituindo o(s) componentes), minimizando o impacto estético e reduzindo os custos de implementação. Além destas questões é necessário considerar também as restrições regulamentares à sua instalação (resistência ao fogo, ao impacto, etc.) e as restrições associadas, por exemplo à implementação destes sistemas em edifícios existentes no interior de centros urbanos onde a acessibilidade solar pode ser reduzida. Uma vez que a taxa de construção de novos edifícios na Europa é de 1-2% ao ano (COM, 2011), é necessário intervir nos edifícios existentes de modo a ser possível atingir as metas de eficiência energética da EU. Como foi referido anteriormente, os edifícios são responsáveis por um elevado consumo de energia na UE, logo a melhoria da eficiência energética dos edifícios públicos pode contribuir para reduzir as despesas assumidas pelo órgão governativos e melhorar as condições de conforto dos utilizadores, pelo que alguns municípios têm vindo a realizar intervenções de melhoria no parque escolar (Ferreira, Almeida, Rodrigues, Pires, & Vieira, 2015). Para tal é necessário determinar as soluções de reabilitação de custo ótimo, ou seja, as soluções que apresentem o menor custo considerando o investimento na operação de reabilitação e os custos de utilização do edifício ao longo do seu ciclo de vida (Almeida, Ferreira, & Rodrigues, 2013). Assim, de modo a mostrar as formas de atingir os níveis nzeb na reabilitação do parque edificado é necessário realizar o estudo dos melhores pacotes das soluções de reabilitação existentes (envolvente, sistemas e fontes de energia renovável). 2. Objetivos Este trabalho visa o estudo dos pacotes de soluções de reabilitação (envolvente, sistemas de climatização e sistemas solares) mais adequados para a reabilitação dos edifícios visando os nzeb em Portugal. Neste sentido, foi escolhida uma escola localizada em Braga, que se encontra em fase de reabilitação, visto ser um edifício com elevados requisitos de conforto e de consumo de energia. Além disso, encontra-se implantado em ambiente urbano, onde normalmente podem existir constrangimentos devido à difícil acessibilidade solar. Para alcançar os objetivos da dissertação é necessário inicialmente estudar as diversas soluções de reabilitação existentes, para a envolvente, sistemas de climatização, e sistemas solares (térmicos e fotovoltaicos), e caracterizar o caso em estudo. Para estudar o desempenho energético do edifício existente é necessário em primeiro lugar selecionar e aprender a utilizar o programa/metodologia de cálculo e criar o modelo de simulação do caso em estudo. Após finalizado o estudo do desempenho energético do edifício, é possível definir quais os pacotes de soluções de reabilitação mais adequados a serem implementados para a sua reabilitação visando os nzeb. Por fim, e após a implementação dos diferentes pacotes de soluções de reabilitação, avaliar o desempenho energético do edifício conseguido com a implementação de cada um dos pacotes de soluções de reabilitação e através da análise dos dados obtidos, será possível identificar o(s) melhores pacotes de soluções de reabilitação para a reabilitação dos edifícios visando os nzeb em Portugal. 2

3 3. Metodologia De forma a alcançar os objetivos referentes à dissertação, será seguida a seguinte metodologia: 1. Estudar/explorar o conceito nzeb; 2. Pesquisar as diversas soluções de reabilitação relativamente à envolvente, sistemas de climatização e sistemas solares, para a reabilitação dos edifícios visando os nzeb em Portugal; 3. Caracterizar o caso em estudo; 4. Selecionar e aprender a utilizar o programa, criando o modelo de simulação do caso em estudo; 5. Estudar o desempenho energético do edifício em estudo; 6. Definir os pacotes de soluções de reabilitação a implementar; 7. Estudar o desempenho energético do edifício após a implementação dos diferentes pacotes de soluções de reabilitação; 8. Analisar os dados obtidos para identificar o(s) melhores pacotes de soluções de reabilitação para a reabilitação dos edifícios visando os nzeb em Portugal. Os resultados serão alcançados recorrendo a pesquisa bibliográfica e documental e a um estudo de caso. 4. Resultados Esperados Relativamente ao caso de estudo é esperada a identificação mais adequadas dos pacotes de reabilitação para a envolvente, seleção de sistemas de ventilação e climatização e sistemas solares para o clima e soluções construtivas Portuguesas e também das restrições à implementação dos sistemas solares térmicos. 5. Faseamento e Calendarização 5.1 Faseamento As atividades que serão desenvolvidas no decorrer da dissertação, são as seguintes: Fase I - Fase II - Fase III - Fase IV - Fase V - Fase VI - Fase VII - Pesquisar e realizar o estado de arte; Estudar as diversas soluções de reabilitação (envolvente, sistemas de climatização e sistemas solares), visando os nzeb em Portugal; Selecionar e estudar do programa/metodologia de cálculo. Caracterizar detalhadamente o edifício em estudo, com base em elementos de projeto; Avaliar o desempenho energético do edifício existente; Definir os pacotes de soluções de reabilitação a implementar no edifício em estudo; Avaliar o desempenho energético do edifício após a implementação dos diferentes pacotes de reabilitação; Fase VIII - Analisar os dados obtidos para identificar o(s) melhores pacotes de soluções de reabilitação para a reabilitação dos edifícios visando os nzeb em Portugal; Fase IX - Escrita da dissertação. 3

4 5.2 Calendarização Referências Bibliográficas Almeida, M. G., Ferreira, M., & Rodrigues, A. (2013). Reabilitação energética do Parque Residencial : metodologia para determinação de soluções de custo ótimo. Revista Materiais de Construção. Obtido de BPIE. (2015). Alleviating fuel poverty in the EU. Obtido de BPIE: COM. (2011). 112 final. A Roadmap for moving to a competitive low carbon economy in Communication From the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the committee of the regions. Comissão Europeia. (n.d.). Efeciência energética dos edifícios. Obtido em Março de 2018, de Comissão Europeia: Decreto-Lei n.º 118/2013. (2013). (M. d. Emprego, Ed.) Obtido de Diário da República: Directiva 2010/31/UE. (2010). Parlamento Europeu e do Conselho relativa ao desempenho energético dos edifícios (reformulação). Obtido de Diretiva 2012/27/UE. (2012). Parlamento Europeu e do Conselho relativa à eficiência energética. Obtido de EPEE. (n.d.). EPEE project: European fuel Poverty and Energy Efficiency. Obtido de Ferreira, M., Almeida, M., Rodrigues, A., Pires, C., & Vieira, S. (Março de 2015). Reabilitação de edifícios escolares - Níveis ótimos de rentabilidade na reabilitação de edifícios escolares em Portugal. Gaivão, J. (2017). NZEB para todos! Portugal passivhaus conferência. Aveiro. Obtido de Kurnitski, J. (2013). Technical definition for nearly zero energy buildings. REVHA, Obtido de Sampaio, A. (2016). Obtido de Ambiente Online: SOUTH ZEB. (n.d). South ZEB. Obtido em Março de 2018, de South ZEB: 4

5 Thomson, H., Bouzarovski, S., & Snell, C. (2017). Rethinking the measurement of energy poverty in Europe: A critical analysis of indicators and data. SAGE journals, Obtido de Figuras e Tabelas Figura 1- Percentagem de mortes no inverno nos países da UE (Gaivão, 2017) O Aluno, O Orientador, 5