Distribuição urbana de calor e frio

URBAN WORLD 1980 Distribuição urbana de calor e frio André Pina IN+,, Universidade de Lisboa andre.pina@tecnico.ulisboa.pt 1 http://www.unicef.org/sowc2012/urbanmap/# 2 URBAN WORLD 2010 URBAN WORLD 2050 http://www.unicef.org/sowc2012/urbanmap/# 3 http://www.unicef.org/sowc2012/urbanmap/# 4

Sistemas centralizados de calor e frio Sistemas centralizados de calor e frio Sistemas centralizados de produção de calor e frio estão identificados como potenciais alternativas mais sustentáveis às soluções descentralizadas Para dimensionar de forma mais optimizada possível um sistema centralizado é necessário caracterizar o consumo de energia no espaço e no tempo. O consumo é influenciado por vários factores: Clima Tipo de construção Tipo de actividade Capacidade para consumir (económica e técnica) 5 6 Simulação de fluxos de massa e energia num edifício de forma a aferir a performance de vários aspectos do seu design. Consumo de energia Simulação de desempenho de edifícios Radiação solar Iluminação natural Porquê usar simulação de edifícios? Para informar sobre decisões de energia desde a fase de desenho do edifício, à construção e operação Para apoiar a equipa de desenho e os donos dos edifícios a focarem os seus esforços de eficiência energética onde eles serão mais eficientes Para permitir a comparação entre os consumos reais e consumos esperados ou objectivos estabelecidos Para apoiar o dimensionamento de sistemas de energia renováveis No final de contas, simular é muito mais barato do que fazer más opções! Retorno de investimentos Instituto Superior Conforto Técnico dos ocupantes 7 8

EnergyPlus Abordagem convencional Fully integrated building, envelope, HVAC, water, and renewables simulation program Available free at www.energyplus.gov Originally based on BLAST and DOE- 2.1E, far exceeds their capabilities now Abordagem convencional Existem quatro grandes incertezas na modelação: Ocupação do edifício: quando estão as pessoas no edifício? Equipamentos: como são os equipamentos utilizados e quando? Clima: qual a diferença entre o clima real e os valores médios utilizados na simulação? Infiltração de ar: qual a verdadeira taxa de infiltração de ar no edifício? Estas incertezas podem ser utilizadas para calibrar o model caso existam dados reais! 9 10 Abordagem convencional O consumo de n edifícios n x consumo de um edifício O consumo de um edifício é diferente numa zona isolada e numa zona densa, devido à existência de sombreamentos, efeitos de ilha de calor e padrões de vento locais. No entanto, modelar edifício a edifício uma zona com milhares de edifícios não é realista. Umi está a ser desenvolvido pelo Sustainable Design Lab no Massachusetts Institute of Technology. UMI é um ambiente de desenho em Rhino para arquitectos e planeadores urbanos interessados na modelação do desempenho ambiental de bairros e cidades no que concerne o uso de energia, iluminação natural, conforto exterior e acessibilidade pedonal. 11 12

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21 22 Consórcio SusCity: Urban data driven models for creative and resourceful urban transitions Com o apoio de 24

Objectivos Integração de dados Criar uma plataforma de análise e simulação de sistemas urbanos. Desenvolver e demonstrar um conjunto de novos serviços que explorem oportunidades económicas na transição para sistemas urbanos sustentáveis. O que inclui: Perceber os sistemas urbanos no tempo e no espaço; Desenhar infraestruturas mais inteligentes, como redes de energia e sistemas de transportes; Desenvolver novos modelos de negócios. 25 Time and space Sensors and statistics Models and information management 26 Área em análise Área em análise 27 28

Sec. XVIII - A Building Type Refere nces/notes 1 Name TH.01 2 Identifiers Land Use (BRA) Use (Asmnt.) Residential Year Built 1920 Renovation TH.01.ren Size-Class Semi-Detached 3 Parameters FloorToFloor (m) 2,8 FloorToCeiling (m) 2,6 WinToWall (%) Number Storey 1 + attic Number Dw ellings 1 Gross Area 130 Volume 728 Aspect Ratio (S/V) 0,18 B Constructions Data Façade Type Name Thick (m) Uref (W/m2K) Ucalc (W/m2K) Stone Masonry Wall 0,48 2,9 2,3 Layer Thick (m) R (m2.k/w) k (W/mK) c p (J/kgK) ρ (kg/m3) Therm. ε Solar α Visual α 4 Finishing - cement coating 0,05 0,063 0,8-1600 0,87 0,4 - Stone Masonry 0,4 0,174 2,3-2200 0,96 - - Finishing - plaster 0,03 0,038 0,8 - <1600 0,87 - - Roof Type Name Thick (m) Uref (W/m2K) Ucalc (W/m2K) Attic (Y /N) Heated (Y/N) Pitched Roof (Ascendent flow considered) - 3,8 4,1 Y N 5 Layer Thick (m) R (m2.k/w) k (W/mK) c p (J/kgK) ρ (kg/m3) Therm. ε Solar α Visual α Clay Roof Tile 0,03 0,043 0,69-1600-1800 0,93 0,5 - Ground Flr. Type Name Thick (m) Uref (W/m2K) Ucalc (W/m2K) Ground Floor (dry areas) 0,425 - depend on the area in contact with ground Layer Thick (m) R (m2.k/w) k (W/mK) c p (J/kg.K) ρ (kg/m3) Therm. ε Solar α Visual α C 9 6 7 8 Wooden floor 0,025 0,167 0,150 1500-2510 435-565 0,9 - - Non-heated area 0,1 0,220 0,025 1000 1,23 - - Wooden beam (pine) 0,16 0,889 0,18 1500-2510 520-610 - - - Gravel 0,15 0,075 2-1700-2200 - - Compacted soil 0,15 0,136 1,1 1840 1770-2000 0,92 - - Interior Flr. Type Name Thick (m) Uref (W/m2K) Ucalc (W/m2K) Wooden Interior Floor 0,24-1,40 Layer Thick (m) R (m2.k/w) k (W/mK) cp (J/kgK) ρ (kg/m 3) Therm. ε Solar α Visual α Wooden floor 0,025 0,167 0,150 1500-2510 435-565 - - Wooden beam (pine) 0,16 0,889 0,18 1500-2510 520-610 - - - Non-heated area 0,16 0,230 0,025 1000 1,23 - - w ooden plaster+fibre coating 0,02 0,080 0,25 1400 1000 0,9 - - Finishing - plaster 0,03 0,038 0,8 <1600 0,87 - - Partitions Name Thick (m) Uref (W/m2K) Ucalc (W/m2K) Adobe Interior Wall 0,11-2,30 Layer Thick (m) R (m2.k/w) k (W/mK) cp (J/kgK) ρ (kg/m 3) Therm. ε Solar α Visual α Finishing - plaster 0,02 0,025 0,8 <1600 0,87 - - w ooden plaster 0,01 0,040 0,25 1400 1000 0,9 - - Adobe 0,05 0,045 1,1 1840 1770-2000 - - w ooden plaster 0,01 0,040 0,25 1400 1000 0,9 - - Finishing - plaster 0,02 0,025 0,8 <1600 0,87 - - Glazing Data Window Type Glazing Type Name Ucalc (W/mK) Uref (W/mK) Solar Factor* Glass Transmittance* Color/Layers/Fill/Coating Simple Glass (3mm) 0,85 0,89 no color Frame Type Name 4,3 Break(Y/N) AreaRatio (%) Operable (Y/N) Wooden Frame 35 Y Shading Type Window solar factor w ith shutters at 100%* Position(I/E) Automated (Y /N) Exterior Wooden Shutters 0,7 Exterior N Caracterização Regulamento Regulamento Plano Geral de Plano Diretor de Plano Diretor Municipal - PU area Salubridade das geral da Urbanizção de Lisboa - Urbanização de Lisboa - PDM envolvente Edificações construção Groer PDUL estação Urbanas - RSEU urbana para a oriente cidade de Lisboa Regulamento Regulament para o emprego o Betão de beton armado RGEU RCCTE SCE; armado RSECE RCCTE; RSECE 1903 1918 1930 1935 1948 1951 1959 1991 1994 1998 200 201 1940-1946 1960 2000 6 0 1920 Olivais Velho Bairro Encarnação Olivais Norte e Sul Parque das Nações Historic core, mixed used Social Quarters Pogramme; Mainly Residential Use Mixed Use Area: with consolidated industrial Low Density Residential Area; 70% planned to be social housing divided Services, Commercial area; Semi-detached houses with twostorey; Isolated blocks, towers, linear blocks and Isolated buildings, towers, in four categories; and Residential Buildings; Residential buildings: typical one-storey building with attic. Two house classes and three types; buildings with galleries on each floor; linear blocks and buildings with commercial galleries; Building Templates Caracterização 30 A - Building Type Name Identifiers Parameters B - Construction Data Façade Type Roof Type Ground Floor Type Interior Floor Type Partitions C - Glazing Data D - Thermal Loads Internal Loads Air Loads E HVAC Conditioning Mechanical Ventilation Heating Cooling Heat Recovery Natural Ventilation F Hot Water System G Schedules Occupancy Lighting Power Plug/Equipment Hot Water Use Heating Cooling Mechanical Ventilation Natural Ventilation Caracterização TH.O1 TH.O3 REN MF.04.1 MF.04.2 MF.04.3 MF.07 S.08 Ferramenta de análise 32

Portfólio de intervenções 33 Portfólio de intervenções Portfólio de intervenções 35 34 Portfólio de intervenções 36

Simular possíveis futuros O que queremos atingir Cenários IPCC Cenários de renovação de edifícios 37 38 Distribuição urbana de calor e frio André Pina IN+,, Universidade de Lisboa andre.pina@tecnico.ulisboa.pt 39