ENERGIA SOLAR E AQUECIMENTO EM EDIFÍCIOS

ENERGIA SOLAR E AQUECIMENTO EM EDIFÍCIOS Maio de 2006

enquadramento legal / regulamentar publicada recentemente nova legislação há muito aguardada

enquadramento legal / regulamentar... SCE Dec. Lei nº 78/2006 Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios... RSECE Dec. Lei nº 79/2006 Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios... RCCTE Dec. Lei nº 80/2006 Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

enquadramento legal / normativo... SCE Dec. Lei nº 78/2006 Artigo 1º 1 - O Estado assegura a melhoria do desempenho energético e da qualidade do ar interior dos edifícios através do Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do ar Interior nos Edifícios

enquadramento legal / normativo... RSECE Dec. Lei nº 79/2006 Artigo 14º 3 É obrigatório o recurso a sistemas de climatização que utilizem fontes renováveis, desde que constem da lista publicada especificamente para este efeito do despacho do director-geral de Geologia e Energia, em função da dimensão dos sistemas e da localização do edifício, e actualizável em função dos progressos técnicos e das condições económicas prevalentes, a menos que seja demonstrada a sua não viabilidade económica.

enquadramento legal / normativo... RCCTE Dec. Lei nº 80/2006 A obrigatoriedade da instalação de painéis solares para a produção de água quente sanitária abre um amplo mercado para o desenvolvimento da energia solar renovável, ( ), contribuindo para a diminuição da poluição e da dependência energética do nosso país. Artigo 7º 2 O recurso a sistemas de colectores solares térmicos para aquecimento de água sanitária nos edifícios abrangidos pelo RCCTE é obrigatório sempre que haja uma exposição solar adequada ( )

a energia em edifícios

energia em edifícios... sector dos edifícios com o aumento da procura de sistemas de climatização a mais elevada taxa de crescimento do consumo de energia de entre todos os sectores nacionais.... subsector dos serviços cresceu a 12% ao ano na última década (consumo energético)

solar térmico será a solução?

solar térmico na Europa Total Instalado (m 2 ) 4.000.000 3.500.000 3.000.000 2.500.000 2.000.000 1.500.000 1.000.000 500.000 0 Total Instalado per capita (m 2 /hab) Austria Dinamarca Finlândia França Alemanha Grécia Itália Portugal Espanha Suécia 0,30 Fonte: APISOLAR - Referente a 2001 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Austria Dinamarca Finlândia França Alemanha Grécia Itália Portugal Espanha Suécia Fonte: APISOLAR - Referente a 2001

solar térmico em Portugal... Objectivo do programa E4 (2001) - 1 a 1,5 milhões de m 2 de colectores em 2010 - partindo de 231.000 m 2 em 2001... crescimento do parque instalado ~ 20% ao ano... aproximadamente 50.000 m 2 / ano

solar térmico em Portugal Área de colectores instalados (m 2 ) 18.000 16.000 16.088 14.000 12.000 10.000 9.210 8.000 6.000 4.000 2.000 0 2003 2004 Fonte: ADENE 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Tipo Instalações 2003 2004 Doméstico Fonte: ADENE Grandes Instalações

solar térmico - tecnologias disponíveis... águas quentes sanitárias - aquecimento solar activo circulação forçada controlo integrado

solar térmico - tecnologias disponíveis... climatização - aquecimento solar activo painéis solares térmicos circulação de água quente em ventiloconvectores, radiadores, etc - arrefecimento solar activo chiller de absorção com painéis solares como fonte de calor circulação de água fria em ventiloconvectores, utas, etc

tecnologia e sua implementação Satisfatório Satisfatório na maioria das situações Satisfatório em condições limitadas Comercial Implementação Não Satisfatório ou Difícil Tecnologia Fornecedores Custo Financiamento Aceitação Pública Regulamento Aquecimento Solar Activo (Climatização) Arrefecimento Solar Activo (Climatização) Aquecimento Solar Activo (AQS)

tecnologia utilizada neste estudo... aquecimento solar activo - colectores solares planos - baixas temperaturas ( <100 ºC ) - tanque de inércia - circulação forçada

energia em edifícios dada a obrigatoriedade de uso de sistemas solares para as águas quentes sanitárias

energia em edifícios porque não aproveitar o solar para aquecimento ambiente?

construção alvo... edifício de escritórios... área de Lisboa... instalação a água... ventilação - ar novo (10 l/s/pessoa)... instalação a 4 tubos

simulação de um edifício de escritórios - edifício com 1 piso (cobertura) - 5 zonas independentes

simulação energética E+ energy plus

avaliação das necessidades térmicas

modelo utilizado pelo E+... objectivo - calcular cargas térmicas de arrefecimento e aquecimento - conhecer as necessidades energéticas em arrefecimento e em aquecimento - conhecer o diagrama de cargas da instalação... purchased air e ventilation - insuflação do ar novo à temperatura exterior - unidades interiores mantêm a temperatura - não contempla a possibilidade de recuperação de calor

modelo utilizado pelo E+ purchased air Arrefecimento: T insuflação = 14 ºC Aquecimento: T insuflação = 35 ºC ventilation ar novo 10 l/s/pessoa T interior... temperatura interior é mantida entre 20 e 24 ºC... sempre que a temperatura interior é inferior a 20 ºC o sistema entra em aquecimento... sempre que a temperatura interior é superior a 24 ºC o sistema entra em arrefecimento T insuflação = T exterior ar novo = 0 se 1) T exterior < 4 ºC ou 2) T exterior > T interior + 15

Dezembro Novembro 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 resultados obtidos pelo E+ nº horas de utilização Fevereiro Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Janeiro h Aquecimento Arrefecimento Funcionamento Simultâneo

Dezembro Novembro Outubro 60 50 40 30 20 10 0 resultados obtidos pelo E+ potência máxima Fevereiro Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Janeiro kw Aquecimento Arrefecimento

avaliação do comportamento de um sistema solar térmico

modelos utilizado pelo E+... solar collector: flat plate, plant load profile e water heater: mixed - colectores solares planos; - depósito acumulação; - sistema de apoio; - bombas circulação;... objectivo - produção de água quente para aquecimento ambiente ;

modelo utilizado pelo E+... colectores solares - 3 painéis com 2,1 m 2 cada (6,3 m 2 no total) - orientados a nascente - colocados na vertical (90 º)... objectivos - aproveitamento máximo da energia durante a manhã - integração dos painéis na fachada

modelo utilizado pelo E+... solar collector: flat plate... water heater: mixed... plant load profile

modelo utilizado pelo E+... pressupostos utilizados - simulação modular genérica; - simulação de Outubro a Abril quando existem necessidades de aquecimento no edifício - necessidades máximas de aquecimento na utilização de aproximadamente 2 kw, das 7 às 11 h; - pós-processamento dos dados para adaptação ao edifício em estudo; - sistema de apoio desligado no pós-processamento sempre que não existam necessidades de aquecimento;

resultados... 6 painéis solares - como solução optimizada;... energia captada pelos painéis ~ 50 % necessidades anuais;... energia aproveitada ~10% das necessidades anuais;... restante contribuição de um sistema convencional (caldeira, bomba de calor, etc); necessidades edifício contributo sistema solar contributo sistema convencional Energia (anual) 1,2 MWh 0,1 MWh 1,1 MWh

solução proposta... painéis solares associados a bomba de calor recorre a uma energia renovável para parte do aquecimento... permanente disponibilidade de calor sistema de apoio com elevada eficiência

solução proposta... chiller com recuperação parcial acoplado a bomba de calor e painéis solares... recuperação de calor mantendo a eficiência (EER)... recorre a uma energia renovável para parte significativa do aquecimento permanente disponibilidade de calor

conclusões... simulação efectuada não é a ideal;... mesmo em condições não ideais é possível fornecer aproximadamente 10% das necessidades de aquecimento do edifício através da energia solar;... a energia captada pelos painéis é aproximadamente 50% das necessidades de aquecimento do edifício. é de supor que seja possível um aproveitamento superior aos 10% simulados;