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A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES

Filomeno Pequicho fipeng@gmail.com 1

RESUMO

40

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

41

Esta monografia tem como principal objectivo abordar as grandes diferenças entre a eficiência térmica e a energética em fracções autónomas. No âmbito da aplicação do novo Regulamento do Comportamento das Características Térmicas em Edifícios (RCCTE) transposto para legislação Portuguesa pelo Decreto-Lei 80/2006 de 4 de Abril, consequência da transposição da Directiva Comunitária 2002/91/CE de 16 de Dezembro, todas as fracções autónomas (de habitação ou serviços), estão obrigadas a cumprir com as restritas regras aí impostas. Contudo, uma fracção autónoma termicamente eficiente não corresponde necessariamente a uma fracção autónoma energeticamente eficiente. De seguida apresentam-se as características que tornam ambas as definições tão diferentes como incompatíveis, recorrendo a um caso de estudo para demonstrar que o recurso à eficiência energética para garantir uma melhor classificação energética no âmbito do SCE em nada garante um eficiente desempenho térmico da construção.

42 43 44 45 46 47 48 49

27

30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

52

1 INTRODUÇÃO

54 55 56 57 58 59 60

PALAVRAS-CHAVE

61 62

Eficiência energética, Eficiência térmica, Envolvente da construção, Consumo Energético, Fluxo Térmico.

63 64 65

28 29

Energy efficiency, Thermal efficiency, Building surroundings, Energy consumption, Heat flow.

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25 26

KEYWORDS

51

50

23 24

However, a thermally efficient building unit does not necessarily correspond to an energy efficient building unit. The following are the features that make both settings as diverse as incompatible, using a case study to demonstrate that the use of energy efficiency to ensure better energy rating under the SCE (Portuguese Energy Certification System) in any way guarantees an efficient thermal performance of building.

ABSTRACT

66

A implementação do SCE, Sistema de Certificação Energético Nacional através dos Decretos-Lei 78/2006, 79/2006 mas sobretudo do Decreto-Lei 80/2006 de 4 de Abril que regula as características do comportamento térmico na maioria dos edifícios em Portugal, veio acrescentar sobremaneira uma melhoria substancial na filosofia de abordar o desempenho térmico-energético das fracções quer por imposição de novos requisitos necessários para a elaboração de projectos térmicos quer na imposição de uma inspecção final após a conclusão da obra através da elaboração de um Certificado Energético, impondo requisitos de comportamento quer térmicos quer sobretudo de carácter energético.

67

This monograph is aimed mainly at addressing the major differences between thermal efficiency and in energy units. In applying the new Rules of Behaviour of Thermal Characteristics in Buildings (RCCTE) transposed into Portuguese law by Dec.-Lei 80/2006 of April 4th from a consequence of the transposition of European Directive 2002/91/EC of December 16th, all units (of housing or services), are required to comply with the strict rules imposed therein.

68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

–1–

Comparativamente ao anterior regulamento traduzido pelo Decreto-Lei n.º 40/1990 de 6 de Fevereiro, a nova legislação aborda a questão térmica dos edifícios fundamentalmente numa perspectiva de limitação no consumo de energia quer para climatização quer para a produção de Águas Quentes Sanitárias (AQS), Eficiência Energética. Garantir a eficiência energética numa fracção não garante necessariamente a sua eficiência térmica.


A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho

1 2 3 4 5 6

O novo RCCTE estabelece, de acordo com o Artigo n.º 1 deste diploma, “as regras a observar no projecto de todos os edifícios de habitação e serviços sem sistema de climatização centralizados…”, regras estas que caracterizam o comportamento térmico dos edifícios através de índices e parâmetros aí definidos.

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7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

24

Os índices a verificar são os valores que determinam as necessidades nominais anuais de energia útil para climatização da fracção (Nic e Nvc para o aquecimento na estação de inverno e arrefecimento na estação de verão respectivamente), valores que se encontravam já implementados na anterior legislação embora de forma diferente. Para além destes dois valores, introduziu-se um novo índice (Nac) que quantifica as necessidades nominais anuais de energia útil para a produção das Água Quentes Sanitárias. Estes três índices serão, no final, conjugados segundo uma equação que determinará um quarto índice (Ntc) o qual caracteriza as necessidades globais anuais nominais específicas de energia primária.

69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83

É com base neste índice que se determina a classe energética de uma fracção.

84 85

25 26 27 28 29

86

Quanto aos parâmetros a quantificar, são função exclusiva das características térmicas e arquitectónicas da construção e são essencialmente determinados pelos materiais a utilizar.

88

34 35 36 37 38

90

São eles:

92

43 44 45 46 47 48 49

Tal como referido no ponto anterior, os índices térmicos Nic, Nvc e Nac a quantificar são determinados segundo as equações 2.1, 2.2 e 2.3, e limitados a valores máximos admissíveis Ni, Nv e Na, obtidos pelas equações 2.4, 2.5 e 2.6.

50 51

56 57 58 59 60 61

96 97 98 99

Nic=(Qt+Qv+Ev-Qgu)/Ap

101 102 103 104 105 106 107 108 109 110

1. Da taxa de renovação nominal Rph que por sua vez é função da região onde se implanta a construção, da rugosidade do terreno envolvente e que determina, em função da altura dos envidraçados ao solo, um maior ou menor grau de exposição dos vãos envidraçados da fracção à pressão exterior dos ventos; 2. Da existência ou não de caixas de estore internas á fracção (com ligação directa do fluxo de ar exterior para o interior da fracção) e aqui não será factor atenuante a existência de uma maior ou menor estanquidade da “gaveta” da caixa de estore; 3. Da existência ou não de dispositivos autoreguláveis de admissão de ar nas fachadas; 4. Da razão entre a área envidraçada e a área útil de pavimento; 5. Da estanquidade das portas exteriores.

112

(2.1)

54 55

95

111

2.1 Índice térmico Nic

52 53

94

100

2 CARACTERIZAÇÃO DOS ÍNDICES TÉRMICOS Nic, Nvc E Nac E DOS SEUS VALORES LIMITES Ni, Nv E Na.

Para uma ventilação natural;

93

1. Os coeficientes de transmissão térmica, superficiais e lineares, dos elementos das envolventes da fracção; 2. Da inércia térmica da fracção; 3. Do factor solar dos vãos envidraçados; 4. Da taxa de renovação do ar na fracção.

40 42

1. Do volume interno da fracção.

91

39 41

O valor de Qv é função:

89

32 33

1. Dos coeficientes de transmissão térmica U dos elementos das envolventes da fracção (envolvente exterior e interior) considerados, no caso dos elementos horizontais, para o fluxo ascendente; 2. Da área A desses elementos; 3. Do valor dos graus dia GD que caracteriza a severidade do clima no local da implantação da fracção durante a estação de aquecimento; 4. De um coeficiente redutor de perdas τ que traduz a o menor fluxo de calor entre espaços aquecidos e espaços não aquecidos e não exteriores (envolvente interior); 5. Do valor de comprimento Lpt das ligações entre elementos das envolventes, designado de Comprimento das Pontes Térmicas Lineares; 6. De um coeficiente de transmissão térmica linear Ψ associado às perdas lineares.

87

30 31

O valor de Qt é função:

68

22 23

Ap = Área útil de pavimento que representa a soma das áreas internas de todos os compartimentos, vestíbulos, arrumos e armários de parede, medidas em planta pelo perímetro interior das paredes.

Com: Qt = Perdas de calor através da envolvente em contacto com o exterior. Qv = Perdas de calor provocadas pela renovação do ar interior. Ev = Consumo dos ventiladores Qgu = Ganhos térmicos.

113

Para uma ventilação com recurso a meios mecânicos;

114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

–2–

1. Da diferença entre caudal insuflado e extraído Vins-Vex; 2. De um valor Vx que representa as infiltrações de ar e que é função do desequilíbrio entre caudais insuflados e extraídos mecanicamente, valor este que pode ser nulo. 3. Da existência ou não de um recuperador de calor que, com a sua contribuição, incorporará na equação um valor de redução de perdas por


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1 2 3

renovação de ar através do seu valor de eficiência η. 4. Do consumo eléctrico dos ventiladores.

62 63 64

4 5

65

O valor de Qgu é função:

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6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

67

1. Dos ganhos térmicos associados a fontes internas de calor tais como o sistema de iluminação, aparelhos eléctricos ou mecânicos, aparelhos de produção de AQS e até do próprio corpo humano e que por sua vez, estes são função da duração média da estação convencional de aquecimento e da área útil de pavimento. 2. Dos ganhos térmicos associados ao aproveitamento da radiação solar e que são também eles função de um valor médio mensal da energia solar incidente numa superfície vertical virada a sul durante a estação de aquecimento designado de Gsul, de um factor de orientação X atribuído a cada plano de fachada, da duração M da estação de aquecimento e da área total dos vãos envidraçados afectados, para cada orientação, do factor solar do vão envidraçado que têm em consideração eventuais dispositivos de protecção solar e de factores F que dependem do sombreamento, da fracção envidraçada relativamente ao caixilho e das propriedades do vidro; 3. Da inércia térmica do edifício.

68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 81 82 83 85 86 87

36 37 38 39

89 91 92

(2.2)

94

46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

Com: Qg = Ganhos térmicos totais da fracção autónoma; η = Factor de utilização de ganhos; Ev = Consumo dos ventiladores Ap = Área útil de pavimento.

61

97 98 99 100 102 103

Para os ganhos solares da evolvente opaca:

104 105

1. Da área A dos elementos da envolvente exterior opaca, por orientação incluindo a horizontal; 2. Dos coeficientes de transmissão térmica U desses elementos considerados, no caso dos elementos horizontais, para o fluxo descendente; 3. De um coeficiente de absorção de calor α que dependa da cor exterior da superfície; 4. Da intensidade da radiação solar para a estação de arrefecimento que não depende da localização geográfica da fracção, sendo constante para toda a região nacional e que dura 4 meses (de Junho a Setembro).

106 107 108 109 110 111 113 114 115 116 117 119 120

1. Da área A dos elementos envidraçados exteriores, por orientação incluindo a horizontal;

1. Das perdas calculadas para a estação de aquecimento (Nic) associadas ás paredes e pavimentos da envolvente exterior aérea (acima da cota de terreno); 2. Das perdas calculadas para a estação de arrefecimento (Nvc) associadas às coberturas e aos vãos envidraçados exteriores; 3. Das perdas calculadas para a estação de aquecimento (Nic) associadas á renovação de ar; 4. Da temperatura interior de referência, que no caso nacional, se considera como conforto aceitável, uma temperatura interna de 25ºC na estação de arrefecimento; 5. Do valor médio da temperatura do ar exterior na estação de arrefecimento que depende por sua vez da localização geográfica da fracção;

112

118

Para os ganhos solares pelos envidraçados exteriores:

59 60

96

101

O valor de Qg é função:

57 58

Para as perdas térmicas totais:

95

44 45

1. Dos ganhos térmicos totais Qg; 2. Da inércia térmica;

93

Nvc = (Qg.(1-η)+Ev)/Ap

42 43

O valor de η é função:

90

2.2 Índice térmico Nvc

40 41

O valor de Qg representa a soma dos ganhos solares pela envolvente opaca, pelos vãos envidraçados e ganhos internos.

88

34 35

1. Dos ganhos internos q i que depende da utilização da fracção autónoma; 2. Da área útil de pavimento.

84

32 33

Para os ganhos internos:

80

30 31

2. Do factor solar do vão envidraçado g† que depende das características do vidro, do tipo de vão e do dispositivo de protecção solar; 3. Da fracção envidraçada Fg que depende do tipo de caixilho e da área do vidro exposto; 4. Do factor de obstrução Fs que depende do sombreamento do vão envidraçado para a estação de arrefecimento; 5. Do factor de correcção da selectividade do vidro Fw para cada orientação e que depende do tipo de vidro (simples ou duplo); 6. Da intensidade da radiação solar para a estação de arrefecimento que não depende da localização geográfica da fracção, sendo constante para toda a região nacional e que dura 4 meses (de Junho a Setembro).

121 122 123

–3–

Reparemos que das equações 2.1 e 2.2 apenas uma insignificante parcela (Ev) depende do consumo de energia relacionada com ventiladores que, na grande maioria dos casos, não existe dado que o exaustor de cozinha não será aqui considerado e eventuais ventilações em instalações sanitárias terão um funcionamento equivalente ao funcionamento dos exaustores de cozinha, isto é, funcionam por períodos diários sem expressão nos cálculos de consumo energético.


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1 2 3

Para o índice térmico referente às necessidades nominais anuais de energia para produção de águas quentes sanitárias teremos:

62 63 64

4 5

65

2.3 Índice térmico Nac

66

6 7

67

Nac = (Qa/ ηa – Esolar – Eren)/Ap

(2.3)

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

69

Com: Qa = Energia gasta com o sistema convencional para aquecimento de águas quentes sanitárias; ηa = Eficiência da conversão deste sistema; Esolar = Contribuição dos sistemas de colectores solares para aquecimento de AQS; Eren = Contribuição de quaisquer outras formas de energia renovável para preparação de AQS bem como de quaisquer formas de recuperação de calor de equipamentos ou fluidos residuais; Ap = Área útil de pavimento.

70 72

24 25 26 27 28 29 30 31

74 75 76 77 78

34 35

80 81

O valor de Qa é função:

82 83

1. Do consumo médio diário de referência MAQS por habitante; 2. De um valor incremental ΔT que traduz a necessidade de elevar a temperatura da água existente na canalização para uma temperatura de referência considerada de conforto para utilização em AQS; 3. Do valor nd que representa, durante um ano, o número de dias de consumo de AQS.

84 86 87 88 89 90 91 92 93

O valor de ηa é função apenas das características do equipamento convencional utilizado na preparação de AQS.

95 96 97

O valor de Esolar é função:

40 41 42 43 44 45 46 47

1. Das características dos colectores solares; 2. Do volume de armazenamento em depósito da água aquecida por este sistema; 3. Da orientação e inclinação dos colectores; 4. Dos sombreamentos neles incidentes, provocados por barreiras quer externas à fracção, edifício ou integradas neste, incluindo a existência de árvores com potencial significativo de provocar sombreamento nos colectores.

98 99 100

50 51

102 103 104 105 106 107

O Esolar terá que obrigatoriamente ser obtido, usando o programa de cálculo SOLTERM desenvolvido pelo INETI.

52 53

O valor de Eren é função:

54 55 56 57

1. Das características de outros sistemas de captação de energia solar ou de outras energias renováveis

58 59 60 61

O Eren poderá ser obtido usando o programa de cálculo SOLTERM no que se refere apenas á energia fotovoltaica. Para outros sistemas de captação de energias renováveis

Para: FF≤0,5↔Ni=4,5+0,0395.GD; (2.4) 0,5<FF≤1↔Ni=4,5+(0,037.FF).GD; 1<FF≤1,5↔Ni=[4,5+(0,021+0,037.FF).GD].(1,2-0,2.FF) FF>1,5↔Ni=4,05+0,06885.GD O valor limite das necessidades nominais de energia útil para aquecimento Ni representa a energia máxima por metro quadrado e por ano que pode ser gasta para aquecimento da fracção autónoma. Assim, este valor terá necessariamente que ser superior ao valor de Nic que representa a energia efectivamente gasta por metro quadrado e por ano para aquecimento nessa mesma fracção autónoma. O valor de Ni depende exclusivamente do valor dos Graus-Dia que são função do local de implantação da fracção. Desta forma o Ni é essencialmente função directa da variável “Factor de Forma” FF que depende apenas da geometria da contrução/fracção como demonstra a equação 2.3.1.

101

48 49

e

94

38 39

Com: Aext = Área da envolvente exterior (opaca envidraçados); τ.Aint = Valor reduzido da área da envolvente interior; V = Volume interior da fracção.

85

36 37

(2.3.1)

79

32 33

FF=[Aext + ∑(τ.Aint)]/V

73

22 23

O índice Ni depende apenas do factor de forma FF da fracção.

71

20 21

2.4 Índice térmico máximo de referência Ni

68

8 9

não existe um programa de cálculo definido ou imposto embora de devam demonstrar e fundamentar os resultados, situação que não é de simples aplicação e nem sempre dispõe de informação útil ou adequada.

108

–4–

Utilizando as equações 2.4 e fazendo depender o Ni de GD para os casos extremos de Portimão (940GD) e Manteigas (3000GD), e variando o FF obteremos os seguintes gráficos:


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1 2 3

Gráfico 1-Valores de Ni/GD para as situações extremas nacionais que ocorrem em Portimão onde o Ni é Mínimo e Manteigas onde o Ni é Máximo.

50

Ap = Área útil de pavimento.

51 52

4

53 54

Daqui se conclui que o Na apenas depende da tipologia da fracção autónoma, da sua utilização e da área útil de pavimento

55 56 57

3 CARACTERIZAÇÃO DO ÍNDICE TÉRMICO Ntc E DO SEU VALOR LIMITE Nt.

58 59 60 61 62

O indicador das necessidades globais anuais nominais específicas de energia primária Ntc caracteriza energeticamente a fracção autónoma e é obtido pela equação 2.7.

63 64

Ntc = 0,1(Nic/ηi)Fpui + 0,1(Nvc/ηv )Fpuv + Nac.Fpua

(2.7)

65 66 5 6 7

67

Gráfico 2-Variação dos valores de Ni para os concelhos de Portimão e Manteigas

68 69

8

70

9 10 11 12

Do gráfico 1 concluímos que a diferença de Ni/GD entre os mínimos e os máximos valores possíveis de obter para o valor de Ni, é sensivelmente de 0,003.

71

Do gráfico 2 obtemos as amplitudes máximas para as mesmas situações extremas. Para as localidades de Portimão e anteigas, para um FF abaixo dos 0,5, obtivemos uma amplitude (Nimáx-Nimín) constante de 81,37 kWh/m2.ano. Para valores de FF acima de 1,5 teremos uma amplitude de (Nimáx-Nimín) constante e igual a 141,83 kWh/m2.ano.

75

72 73 74

13 14 15 16 17 18 19 20

76 77 78 79 80 81 82

21 22 23

Para valores de FF acima de 1 e até 1,5, o índice térmico em cada concelho é variável e crescente.

83 84

2.5 Índice térmico máximo de referência Nv

86 87

26 27 28 29 30

O valor limite das necessidades nominais de energia útil para arrefecimento Nv de uma fracção autónoma depende apenas da zona climática e geográfica da fracção autónoma, e toma os seguintes valores regulamentares:

33 34 35 36 37

88 89 90 91

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Zona V1 (norte), Nv = 16 kWh/m2.ano; Zona V1 (sul), Nv = 22 kWh/m2.ano; Zona V2 (norte), Nv = 18 kWh/m2.ano; Zona V2 (sul), Nv = 32 kWh/m2.ano; Zona V3 (norte), Nv = 26 kWh/m2.ano; Zona V3 (sul), Nv = 32 kWh/m2.ano;

(2.5)

93 95 96 97 98 99

2.6 Índice térmico máximo de referência Na

100 101

40 41 42 43

O valor limite das necessidades nominais de energia útil para produção de águas quentes sanitárias Na toma a seguinte equação: Na = 0,081.MAQS.nd/Ap

(2.6)

48 49

103

Com: MAQS = Consumo diário por habitante; nd = Número anual de dias de consumo de AQS;

Nt = 0,9.(0,01.Ni + 0,01.Nv + 0,15.Na)

(2.8)

De acordo com as disposições no caderno de “Perguntas & Respostas” do RCCTE publicado pela ADENE, Versão 2.0 - Maio de 2011, ponto G.3, a constante 0,1 da equação 2.7 pretende levar em conta o facto de que as fracções autónomas não são aquecidas ou arrefecidas durante as 24 horas do dia, considerando com este valor, que em apenas 10% do dia se consome energia para climatizar a fracção quer na estação de aquecimento quer na estação de arrefecimento.

104 106 107

46 47

102

105

44 45

O indicador limite das necessidades globais anuais nominais específicas de energia primária Nt é obtido pela equação 2.8.

94

38 39

As definições para Nic, Nvc e Nac foram anteriormente indicadas.

92

31 32

O factor divisor η que representa o rendimento dos equipamentos utilizados para climatização, aumenta ou diminui o valor N/η consoante o equipamento seja menos ou mais eficiente na utilização da energia fornecida. O rendimento de um equipamento obtém-se pelo cociente entre a energia ou potência aproveitada de forma útil e a energia ou potência total transferida para o equipamento.

85

24 25

Com: ηi = Eficiência nominal de conversão dos equipamentos para aquecimento; ηv = Eficiência nominal de conversão dos equipamentos para arrefecimento; Fpui = Factor de conversão entre energia útil e energia primária do sistema de climatização para aquecimento; Fpuv = Factor de conversão entre energia útil e energia primária do sistema de climatização para arrefecimento; Fpua = Factor de conversão entre energia útil e energia primária do sistema de produção de AQS;

108 109

–5–

A constante 0,9 aplicada à equação 2.8, de acordo com o disposto no mesmo ponto do caderno P&R referido no parágrafo anterior, representa uma limitação para 90% do limite das necessidades nominais globais de energia primária. “…não bastará, por isso, ao edifício cumprir “á


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1 2

justa” com o limite individual estabelecido para cada uma das necessidades parciais.”

37 38

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

39

Note-se que este factor tornará o Nt mais baixo em 10% do valor calculado podendo obrigar a uma diminuição do Ntc de forma a cumprir com a relação Nt>Ntc. Tratando-se de um parâmetro que definem o limite do consumo global energético na fracção autónoma, e dependendo o Nt fundamentalmente do valor da parcela 0,15.Na já que as restantes estão afectadas da pequena constante 0,01, o valor final de Nt aumenta essencialmente quando aumenta o Na.

40 41 42 43 44 45 46 48 49

Atenda-se aos quadros seguintes:

50

15 16

Daqui se concluí que o índice Nt representa essencialmente um valor afecto à eficiência energética com a produção de AQS e não tanto á eficiência térmica da construção.

47

13 14

Para o quadro 3, mantendo o valor de Na constante e aumentando o Ni e Nv em 400% entre a 1ª e 4ª séries, a diferença no Nt é de 2x0,9x(4x0,01)=0,072 correspondendo apenas a um aumento de 35% do valor inicial.

51

Quadro 1

Os factores Fpu representam os factores de conversão de energia útil dada em kWh/m2.ano para energia primária dada por kgep/kWh (com kgep = kilograma equivalente de petróleo).

52 53 54 55

4 A EFICIÊNCIA TÉRMICA DE UMA FACÇÃO AUTÓNOMA.

56 57 17 18

58

A eficiência térmica de uma fracção autónoma reside fundamentalmente nos valores dos índices Nic e Nvc.

59

Quadro 2

60 61 62 63 64

Saliente-se que o anterior regulamento transposto pelo Decreto-Lei n.º40/90 de 6 de Fevereiro apenas obrigava ao cálculo do Nic e Nvc e, este sim, merecia a designação de RCCTE (Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios).

65 19 20

66

Quadro 3

67 68 69 70

A actual legislação transposta pelo Decreto-Lei 80/2006 de 4 de Abril têm a mesma designação indicada no n.º 1 do 1º artigo embora esta não se confine apenas às características térmicas dos edifícios mas também á sua eficiência energética.

71 72 21 22

73

Quadro 4

74 75

Conforme foi referido e demonstrado anteriormente, estes valores não dependem de qualquer contribuição energética para climatizar uma fracção sendo esta tanto mais eficiente termicamente quanto menores forem estes índices.

76 77 78 79 23 24

80

Quadro 5

81 82 83 84 85 86 87

25 26 27 28

88

Os quadros 1, 2, 4 e 5 mostram claramente que o Nt aumenta significativamente com o aumento do Na.

89 90

29 30 31 32 33

91

No quadro 1, fazendo variar o Na de 400% entre a 1ª e a 4ª séries e mantendo constantes os valores de Ni e Nv, o aumento do Nt da 1ª para a 4ª série é já significativa e representa um aumento de 365%.

92 93 94 95

34 35 36

No entanto existe um limite abaixo do qual qualquer destes dois valores passa a representar custos elevados face ao benefício térmico que possam representar. Refirase ainda que, para a renovação de ar, o Rph não poderá ir abaixo de 0,6 renovações por hora do volume total da fracção o que por si só representa uma perda do calor produzido na estação de aquecimento. Hipoteticamente, a instalação de um recuperador de calor com eficiência de 100% resolveria o problema mas este sistema consome energia e esta deveria ser contabilizada no Ev da folha de cálculo FC IV.1d embora aí nada faça referência a esta questão e, a menos que esta energia fosse produzida por colectores fotovoltaicos, estaríamos de facto a falar em energias alternativas. De modo a minimizar o efeito de perda por renovação do ar interno sem recorrer ao consumo energético da rede, poder-se-ia ainda experimentar a geotermia que também terá custos a acrescer.

96

No quadro 2, fazendo variar os 3 índices em 400% entre a 1ª e a 4ª série, a diferença de valores atinge 400%.

97 98

–6–

Uma fracção autónoma termicamente eficiente não será contudo aquela que tem perdas 0 na estação de


A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho

1 2 3

aquecimento, ganhos 0 na estação de arrefecimento e perdas 0 na renovação do ar mas sim aquela que conseguir garantir a melhor conjugação dos seguintes factores:

63 64 65

4 5 6 7 8 9

66

1. Menor perda de calor pelas envolventes e simultaneamente maior ganho solar na estação de aquecimento; 2. Menor perda na renovação do ar. 3. Menores ganhos na estação de arrefecimento.

67 69 70 71

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

73 74

1. Excelente isolamento térmico da envolvente quer opaca quer nos vãos envidraçados, nomeadamente dos caixilhos; 2. Inércia térmica elevada; 3. Factor solar dos envidraçados baixo o suficiente para impedir um elevado ganho térmico no verão ou mas com expressão suficiente para maximizar os ganhos no inverno. Em alternativa, a colocação de elementos de dispositivo de oclusão (estores, telas de sombreamento, persianas) que garantam, durante a estação de arrefecimento um sombreamento eficaz; 4. Boa correcção das pontes térmicas, quer planas quer lineares; 5. Vãos envidraçados com classificação de permeabilidade ao ar levada salientando-se aqui o facto de existirem no mercado vãos envidraçados certificados com classe 4 de permeabilidade ao ar e que não podem ser contabilizados em processo de cálculo por limitação do regulamento; 6. Boa orientação da construção com especial atenção para as paredes e vãos envidraçados orientados entre E e W onde se registam os maiores valores para o factor de orientação bem como as maiores intensidades na radiação solar e, por radiação directa ou difusa, se obtêm os maiores ganhos na estação de arrefecimento; 7. Usar sobretudo cores claras na envolvente exterior;

44 45 46 47 48

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62

76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 92 93 94 95 96 97 98

Poderemos igualmente recorrer a outras formas de produção de energia renovável como a instalação de um sistema de painéis fotovoltaicos, geotermia, energia eólica, biomassa entre outros menos usados. Certo é que, qualquer que seja essa fonte de energia, utilizando as folhas de cálculo regulamentares, esta apenas poderá ter expressão na equação 2.3 que respeita á produção de AQS.

99 100 101 102 103 104 105 107 108 109 110 112 113 114

Considera-se que, quando se trata de desempenho energético, a contribuição, por exemplo, da energia eléctrica produzida através de fontes renováveis, pode igualmente ser utilizada em sistemas de climatização como aparelhos de ar condicionado, pavimentos radiantes eléctricos ou tantos outros equipamentos de climatização passíveis de funcionar com energia eléctrica produzida por fontes renováveis e, por se tratar do desempenho energético da fracção, qualquer equipamento ou fonte de iluminação interna á fracção, quando alimentada por energia eléctrica produzida por fontes renováveis, deverá igualmente contribuir para uma melhoria do desempenho energético da fracção. O mesmo se poderá passar com a produção de AQS onde um ou vários equipamentos de apoio possam funcionar a electricidade.

115 116 117 118 119

Sem dúvida que a actual legislação reforçou sobremaneira a necessidade de impor melhorias qualitativas às características térmicas dos edifícios embora o resultado final dê elevada ênfase às características energéticas. Recorde-se que uma fracção autónoma é basicamente

Enquanto uma diminuição dos índices Nic ou Nvc depende do melhor desempenho térmico da fracção, isso já não se verifica nos índices Nac ou Ntc onde, para se obter uma diminuição do valor do Nac teremos que garantir um bom rendimento do ou dos equipamentos de produção de AQS e, simultaneamente um bom contributo dos colectores solares térmicos através do cálculo do Esolar. É certo que, em condições indicadas no regulamento nomeadamente no seu artigo 7º, é possível considerar a dispensa de recurso aos colectores térmicos solares aumentando aqui a possibilidade de um incumprimento regulamentar mesmo que os índices Nic e Nvc se encontrem abaixo dos valores máximos permitidos, isto é, mesmo que a fracção seja termicamente eficiente.

91

111

No entanto, volta a salientar-se que, diminuindo os ganhos solares na estação de arrefecimento estes irão diminuir igualmente na estação de aquecimento e, se no primeiro caso será isso que se pretende, já no segundo caso deixa de representar um elevado contributo para uma melhoria na eficiência térmica de uma fracção autónoma já que este valor subtrair ao valor das perdas calculadas.

É nas equações 2.3 e 2.7 que se introduzem os valores que condicionam o comportamento energético da fracção.

75

106

Note-se que os ganhos solares na estação de aquecimento apenas são contabilizados nos vãos envidraçados considerando-se que não têm expressão os que se poderiam obter pela envolvente opaca.

49 50

Pelo que se depreendeu do ponto anterior, a eficiência energética de uma fracção autónoma revela-se nos valores dos índices Nac e Ntc.

72

Esta solução implica:

12 13

5 A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE UMA FACÇÃO AUTÓNOMA.

68

10 11

classificada pelo seu desempenho energético e não tanto pelo térmico.

120

No caderno de “Perguntas & Respostas” editado pela ADENE na versão 2.0 de Maio de 2011, no seu ponto N.1 foram publicadas equações alternativas ao cálculo do Ntc tendo em conta a contribuição, por percentagem, da energia produzida por outras fontes renováveis.

121 122 123

–7–

Esta contribuição entra no Nic e no Nvc por introdução da percentagem correspondente á contribuição dessa energia


A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho

1 2

em cada um dos índices dividindo-a pela eficiência do equipamento que alimenta.

61 62

3 4

63

Apresentam-se as equações 2.9 e 2.10:

64

5 6

65

(2.9)

66

7 8 9 10 11 12 13

67

Equação para o cálculo do Ntc com o contributo de energias renováveis para climatização

68

 N ×C    N ×C  Ntc = 0,1× ic i × Fpui + vc v × Fpuv + Nac × Fpua  ηv   ηi  

70

69 71 72 73

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

74

Com: Ntc = Indicador das necessidades globais anuais nominais específicas de energia primária; Nic = Índice térmico das necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento; Nvc = Índice térmico das necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento; Nac = Índice térmico das necessidades nominais anuais de energia útil para produção de AQS; ηi = Rendimento do equipamento para aquecimento; ηi = Rendimento do equipamento para arrefecimento; Ci = Contributo, em percentagem, que a energia produzida por fontes renováveis, tem na alimentação do aparelho de climatização para aquecimento e que na equação 2.9, representaria 100%; Cv = Contributo, em percentagem, que a energia produzida por fontes renováveis, tem na alimentação do aparelho de climatização para arrefecimento e que na equação 2.9, representaria 100%.

75 76 77 78 79

36 37 38

81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94

Se existir equipamento para produção de AQS alimentado por esta fonte de energia, esse contributo entra directamente na equação de cálculo do Nac na forma de Eren.

95 96 97 98

41 42 43 44 45

(2.10)

 Qa    − Esolar − Eren η N ac =  a  Ap

52 53 54 55 56 57 58 59 60

103 104 105 107

Colocam-se alguns problemas na utilização destas equações.

108 109 110

50 51

102

Considerando que o contributo dos painéis fotovoltaicos instalados seja, na totalidade, consumido na climatização da fracção na estação de aquecimento e sendo o Nic de 14.000 kWh/ano, então o valor de Ci será de 50% (0,5) sendo os restantes 50% fornecidos por energia dita não limpa.

106

47 49

100 101

46 48

Desta forma, dos 29% de consumo de electricidade no sector residencial, apenas uma parte é proveniente de fontes renováveis. Em todo o caso, para o cálculo da eficiência energética da fracção autónoma interessará sobretudo a Micro-produção no local e esta, tomando como exemplo os valores anteriores, produz cerca de 50% da energia necessária para colmatar as necessidades nominais anuais de aquecimento da fracção. Embora não possa ser considerada energia útil porque existirão perdas durante o processo de transporte, este valor será significativamente mais baixo se não o indexarmos apenas ao equipamento de aquecimento dado que, quando se consomem os 7.000kWh/ano produzidos pelo sistema fotovoltaico, este será distribuído por todos os equipamentos, aparelhos e iluminação da fracção cabendo apenas, para aquecimento ambiente, cerca de 15% do valor total da energia consumida na fracção (fonte “Guia de Eficiência Energética”-ADENE) [1]

99

39 40

Lembremos que, na publicação da ADENE, “Guia de Eficiência Energética” as energias renováveis representavam, em 2008, 18% do abastecimento de energia primária em território nacional correspondendo os restantes 82% a energias provenientes de fontes não limpas. De toda a energia abastecida, o sector residencial contribui com 17% do consumo de energia primária representando cerca de 29% do consumo de electricidade.

80

34 35

Supondo que Nic = 14.000 kWh/ano, Nvc = 1.860 kWh/ano e que o Eren. = 7.000 kWh/ano. Será plausível considerar á partida um Ci de 50% e um Cv de 100%?. Não podemos esquecer que a energia produzida pelos painéis fotovoltaicos durante um ano não alimenta apenas o equipamento de produção de aquecimento quer a MicroProdução se faça em regime de co-geração (fornecimento da produção á rede nacional) ou se armazene em baterias para própria utilização na fracção (menos utilizada e mais dispendiosa).

Após a determinação das necessidades energéticas na estação de aquecimento Nic (kWh/m2.ano) e calculado o contributo do Eren., por exemplo, através da instalação de painéis fotovoltaicos que fornecem um determinado Eren. (kWh/ano), como determinar o contributo C i, que esta Eren. terá no fornecimento de energia renovável ao aparelho para aquecimento? A mesma dúvida se coloca quando abordamos os equipamentos de arefecimento.

111 112

E se considerarmos a situação real onde, de facto, 85% da produção fotovoltaica será consumida pelos equipamentos, aparelhos e iluminação da fracção, excluindo a climatização, e apenas 15% desta produção seja efectivamente canalizada para os equipamentos de aquecimento, teremos:

113 114 115 116 117 118 119 120 121

–8–

1. Nic = 14.000 kWh/ano e, considerando que será esta a energia efectivamente gasta durante um ano para o aquecimento ambiente da fracção, representa, de acordo com [1], 15% da energia total consumida na fracção durante um ano; 2. 14.000 kWh/ano será o valor do fornecimento necessário para garantir 100% de energia limpa no consumo de Nic se tal fosse esse o interesse.


A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho

1 2 3 4

3. 7.000 kWh/ano é o valor efectivamente obtido por Micro-Produção fotovoltaica na fracção, que representa, em percentagem, (Eren/Nic)x100 do valor de energia renovável fornecida;

62 63 64 65

5 6 7 8 9 10 11 12

66

Desta forma, os 7.000 kWh/ano de energia renovável produzida por Micro-Produção na própria fracção e que, na realidade, serão distribuídos pela globalidade dos aparelhos, equipamentos e iluminação da fracção, representam 50% dos 14.000 kWh/ano, ou seja, representam 50% dos 15% da energia necessária para o aquecimento da fracção durante um ano.

67 68 69 70 71 72 73

13 14 15

74

Desta forma, para o caso do exemplo apresentado, o valor de C i seria de (Eren/Nic)x0,15 = 0,075.

75 76

16 17

77

De forma análoga se procederia para o valo C v.

78

18 19 20 21 22

25 26 27

80 81 82 83 84

Utilizando o mesmo procedimento para o cálculo de Cv à semelhança do que foi feito para a obtenção do Ci e considerando o mesmo valor de Eren = 7.000 kWh/ano e um valor de Nvc = 1.860 kWh/ano teríamos:

85 86 87 88

28 29 30 31 32 33 34 35

89

No pressuposto de que toda a energia renovável produzida na fracção seria canalizada para o funcionamento dos equipamentos de arrefecimento, então as necessidades energéticas na estação de arrefecimento estariam garantidas a 100% sobrando ainda um valor de 5.140 kWh/ano para o restante consumo e, neste caso, o valor de Cv seria igual a 100% (1,00).

90 91 92 93 94 95 96

36 37 38 39 40 41 42

45 46 47 48 49 50 51 52

55 56 57 58 59 60 61

98 99 100 101 102 103

Aos valores Ci e Cv deveria ainda ser descontada a percentagem correspondente à possível contribuição da Eren nos equipamentos eléctricos auxiliares de produção de AQS e que funcionam em simultâneo com os equipamentos de climatização durante o período em que decorrem as estações de aquecimento e arrefecimento.

104

1. Nvc = 1.860 kWh/ano representam, de acordo com [1], 2% da energia total consumida na fracção durante um ano; 2. 1.860 kWh/ano é o valor necessário para garantir 100% de energia limpa no consumo de Nvc. 3. 7.000 kWh/ano é o valor efectivamente obtido por Micro-Produção fotovoltaica na fracção, que representa, em percentagem , (Eren/Nvc)x100 do valor de energia renovável fornecida;

53 54

Na realidade, os valores obtidos nos cálculos das necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento e arrefecimento Nic e Nvc, não condizem com os dados apresentados no referido guia. Estas diferenças devem-se ao facto de que as fracções autónomas não são aquecidas ou arrefecidas na totalidade da sua área útil (Ap), situação que é contemplada em cálculo térmico. Outros factores terão necessariamente influência tais como a diferença entre o número de meses de duração das estações de aquecimento e arrefecimento indicado no regulamento, e que, na realidade não serão seguramente cumpridos ou ainda as temperaturas consideradas de referência (20ºC no inverno e 25ºC no verão) não serão igualmente cumpridas pela generalidade das populações embora sejam tidas em consideração nos cálculos térmicos efectuar.

97

Se considerarmos a situação real onde 98% da produção fotovoltaica será consumida pelos equipamentos, aparelhos e iluminação da fracção, excluindo a climatização, e apenas 2% desta produção seja efectivamente canalizada para os equipamentos de arrefecimento, teremos:

43 44

A igualdade de valores deve-se á proporcionalidade entre o Nic e o Nvc que, neste exemplo, traduzem os 15% e os 2% respectivamente para aquecimento e arrefecimento de acordo com [1]. Apenas desta forma teríamos os correspondentes valores condizentes com as repartições de consumo no sector habitacional constante no “Guia de Eficiência Energética”ADENE o que totalizava um valor global de energia efectivamente gasta durante um ano na fracção autónoma, que neste caso de exemplo seria de cerca de 93.330 kWh/ano de onde se retiravam, na estação de aquecimento, os 15% (14.000 kWh/ano) para o Nic e na estação de arrefecimento, os 2% (1860 kWh/ano) para o Nvc.

79

De acordo com o “Guia de Eficiência Energética”ADENE, o consumo de energia para arrefecimento ambiente, representa cerca de 2% do consumo total de energia no sector residencial.

23 24

Assim, para o mesmo caso de exemplo, o valor de Cv seria de (Eren/Nvc)x0,02= 0,075.

105 106 107 108 109

N ic × (1 − Ci ) 1

110 111 112 113 114

Desta forma, os 7.000 kWh/ano de energia renovável produzida por Micro-Produção na própria fracção e que, na realidade, serão distribuídos pela globalidade dos aparelhos, equipamentos e iluminação da fracção, representam 375% dos 1.860 kWh/ano necessários, ou seja, representam 375% dos 2% da energia necessária para o arrefecimento da fracção durante um ano.

Tendo em consideração a realidade da distribuição da energia eléctrica numa fracção autónoma e, com a forte possibilidade de Eren não preencher a totalidade das necessidades de Nic, teríamos:

115

(a)

Correspondente á parcela que representaria o aquecimento utilizando o equipamento definido por defeito em regulamento (resistência eléctrica com COP = 1).

116 117

e

118 119 120 121 122

–9–

N ic × Ci

ηi

(b)


A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho

1 2

Correspondente á parcela que representa o aquecimento utilizando o equipamento específico com COP ηi.

62 63 64

3 4 5 6 7 8 9

Com: Ci = [Eren/(Nic.Ap)]x0,15, Contributo, em percentagem, que a energia produzida por fontes renováveis, teria na alimentação do aparelho de climatização para aquecimento; ηi = Rendimento do equipamento para aquecimento.

65 66 67 68 69 70 71

10 11

O mesmo procedimento seria feito para o Nvc:

72

14 15

N vc × (1 − Cv ) 3

74

(c)

75 76 77

16 17 18 19

Correspondente á parcela que representaria o arrefecimento utilizando o equipamento definido por defeito em regulamento (bomba de calor com COP = 3).

78

22

80 81

23 24 25 26

N vc × Cv

82

(d)

83

29 30 31 32 33

85

Correspondente á parcela que representaria o aquecimento utilizando o equipamento específico com COP ηi.

86 87

36 37 38 39 40 41 42

89

45 46

91 92 93 94 95

A equação 2.11 tomaria, para um caso geral a seguinte forma:

96 98

 N × (1 − C i ) N ic × C i  × F + N tc = 0,1 ×  ic + 1 η i  pui   N × (1 − C v ) N vc × C v )   × F puv + N ac × F pua 0,1 ×  vc + 3 ηv  

(2.11)

50 51 52

  Eren  1  − 1  × Fpui + N tc = 0,1×  N ic + 0,15  Ap  η i  

25,67 16 75,85 184,26 57,69 9,88 18,65 3,37 4,29

55 56

1 Eren  1 1    −  × F puv + N ac × Fpua 0,1 ×  × N vc + 0,02 × Ap  η v 3   3

59 60 61

100 101 102 103 105 106 107 108

57 58

Na Nv Ni Ap Nic Nvc Nac Ntc Nt

Situação 2

104

53 54

Os resultados obtidos são:

99

Substituindo (a), (b), (c) e (d) na equação 2.9, o aspecto final da equação para a situação de utilização total ou parcial, de energias renováveis com climatização, seria:

49

Utilização a equação 2.7 e aquela que consta no regulamento, para determinação do Ntc, considerando uma contribuição Esolar de 2677 kWh/ano, sem produção de Eren, considerando para climatização, os equipamentos constantes por defeito na regulamentação e um esquentador com COP 0,5.

97

47 48

Situação 1

90

43 44

Nas situações consideradas as características das envolventes, orientação, localização, rugosidade e tipologia mantiveram-se constantes.

88

Com: Cv = [Eren/(Nvc.Ap)]x0,02, Contributo, em percentagem, que a energia produzida por fontes renováveis, teria na alimentação do aparelho de climatização para aquecimento; ηv = Rendimento do equipamento para arrefecimento.

34 35

Tomemos como primeiro caso de estudo, uma fracção autónoma (moradia unifamiliar) com os seguintes valores obtidos após cálculo térmico regulamentar e onde foram abordadas 4 situações.

84

ηv

27 28

Os casos de estudo que se apresentam pretendem demonstrar, como referido anteriormente, que a classificação energética das fracções autónomas está mais dependente do despenho energético do que propriamente do seu desempenho térmico.

79

20 21

6 CASO DE ESTUDO 1

73

12 13

Será de salientar que nas equações 2.9 e 2.10, o Eren poderá contribuir em dobro para o cálculo da eficiência energética sobretudo se existirem equipamentos de apoio à produção de AQS que consumam energia renovável uma vez que este valor entra a 100% no cálculo regulamentar do Nac voltando novamente a ser contabilizado a 100% no cálculo do Ntc para o período das estações de aquecimento e arrefecimento através da equação indicada em P&R da ADENE.

De forma semelhante se calcularia a equação do Ntc para o sector de serviços.

109 110 111 112 113

– 10 –

Utilização a mesma equação e considerando uma contribuição de Esolar de 2677 kWh/ano, sem produção de Eren, considerando ainda para climatização, os equipamentos constantes por defeito na regulamentação e uma caldeira de condensação com COP 1,10.


A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho

1 2

32

Os resultados obtidos são:

33

3

34

25,67 16 75,85 184,26 57,69 9,88 1,27 1,88 4,29

35

Na Nv Ni Ap Nic Nvc Nac Ntc Nt

36 37 38 39 41

8 9 10 11

43 44 45

Situação 3

46 47

Para a mesma equação e contando com uma contribuição de Esolar de 2677 kWh/ano, sem produção de Eren, considerando ainda para climatização uma bomba de calor com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação com COP 1,10.

48 49 50 52

Os resultados obtidos são:

25,67 16 75,85 184,26 57,69 9,88 0 2677 5609 30,44 53% 100% 0,79 4,29

Na Nv Ni Ap Nic Nvc Nac Ntc Nt

15 16 17

Situação 4

18 19 20 21 22 23 24 25 26

Utilização ainda a mesma equação para cálculo do Ntc, com contribuição de Esolar de 2677 kWh/ano, com produção de Eren de 5609 kWh/ano totalizando um contributo de energia renovável, que apenas consta na fórmula de cálculo do Nac, de 8286 kWh/ano, considerando ainda para climatização uma bomba de calor com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação com COP 1,10.

54

Os resultados obtidos são:

63

56

Situação 6

57 58 59 60 61 62 64

29

25,67 16 75,85 184,26 57,69 9,88 0 0,55 4,29

Na Nv Ni Ap Nic Nvc Nac Esolar Eren Eren/Ap Contributo de Eren para aquecimento Contributo de Eren para arrefecimento Ntc Nt

55

27 28

Os resultados obtidos são:

53

14

25,67 16 75,85 184,26 57,69 9,88 0,55 0,6 4,29

Utilização da fórmula constante nas P$R para cálculo do Ntc, com contribuição Esolar de 2677 kWh/ano, com produção de Eren de 5609 kWh/ano totalizando um contributo de energia renovável, que constará na fórmula de cálculo do Nac, com o valor de 8286 kWh/ano, considerando ainda para climatização uma bomba de calor com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação com COP 1,10.

51

12 13

Situação 5

42

6 7

Nas situações consideradas, as características das envolventes, orientação, localização, rugosidade e tipologia mantiveram-se igualmente constantes.

40

4 5

Tomemos agora como segundo caso de estudo, a mesma fracção autónoma (moradia unifamiliar) com os seguintes valores obtidos após cálculo térmico regulamentar e onde foram abordadas mais 5 situações.

65

Na Nv Ni Ap Nic Nvc Nac Ntc Nt

Utilização da fórmula constante nas P$R para cálculo do Ntc, com contribuição Esolar de 2677 kWh/ano, com produção de Eren de 10700 kWh/ano totalizando um contributo de energia renovável, que constará na fórmula de cálculo do Nac, com o valor de 13377 kWh/ano, considerando ainda para climatização uma bomba de calor com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação com COP 1,10.

66 67

Os resultados obtidos são:

68

25,67 16 75,85 184,26 57,69 9,88 0 2677

30 31

– 11 –

Na Nv Ni Ap Nic Nvc Nac Esolar


A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho

10700 58,07 100% 100% 0,00 4,29

Eren Eren/Ap Contributo de Eren para quecimento Contributo de Eren para arrefecimento Ntc Nt

58,07 15% 11% 1,58 4,29 31 32

1

33

2 3

Situação 7

6 7 8 9 10 11 12

35

Utilização a equação 2.11 definida nesta monografia para cálculo do Ntc, com contribuição Esolar de 2677 kWh/ano, com produção de Eren de 5609 kWh/ano totalizando um contributo de energia renovável, que constará na fórmula de cálculo do Nac, com o valor de 8286 kWh/ano, considerando ainda para climatização uma bomba de calor com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação com COP 1,10.

36 37 38 39 40 41 42 43 44

13 14

Os resultados obtidos são:

46

25,67 16 75,85 184,26 57,69 9,88 0 2677 71000 385,33 100% 78% 0,55 4,29

Situação 8

49 50

19 21 22 23 24 25 26 27

Utilização a equação 2.11 definida nesta monografia para cálculo do Ntc, com contribuição Esolar de 2677 kWh/ano, com produção de Eren de 10700 kWh/ano totalizando um contributo de energia renovável, que constará na fórmula de cálculo do Nac, com o valor de 13377 kWh/ano, considerando ainda para climatização uma bomba de calor com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação com COP 1,10.

51 53

Utilizando a equação regulamentar:

54 55 56 57 58 59

Os resultados obtidos são:

60 61

30

25,67 16 75,85 184,26 57,69 9,88 0 2677 10700

Observando cada um dos 9 resultados anteriormente indicados poderemos concluir que:

52

28 29

Na Nv Ni Ap Nic Nvc Nac Esolar Eren Eren/Ap Contributo de Eren para aquecimento Contributo de Eren para arrefecimento Ntc Nt

48

17

20

Os resultados obtidos são:

47

Na Nv Ni Ap Nic Nvc Nac Esolar Eren Eren/Ap Contributo de Eren para aquecimento Contributo de Eren para arrefecimento Ntc Nt

16 18

Utilização a equação 2.11 definida nesta monografia para cálculo do Ntc, com contribuição Esolar de 2677 kWh/ano, com produção hipotética de Eren de 71000 de forma a contemplar 100% da energia renovável a fornecer ao aquecimento, em kWh/ano e totalizando um contributo de energia renovável, que constará na fórmula de cálculo do Nac, com o valor de 73677 kWh/ano, considerando ainda para climatização uma bomba de calor com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação com COP 1,10.

45

15

25,67 16 75,85 184,26 57,69 9,88 0 2677 5609 30,44 8% 6% 1,67 4,29

Situação 9

34

4 5

Eren/Ap Contributo de Eren para aquecimento Contributo de Eren para arrefecimento Ntc Nt

62

Na Nv Ni Ap Nic Nvc Nac Esolar Eren

63 64 65 66 67 68 69 70 71

– 12 –

1. Na situação 1, sem contributo específico de qualquer equipamento para climatização, utilizando o que consta por defeito na regulamentação e produzindo um Esolar de 2677 kWh/ano, o rácio Ntc/Nt=0,785. (Classe B-) 2. Na situação 3, com contribuição do mesmo Esolar o mesmo equipamento para climatização e utilizando uma caldeira de condensação com COP 1,10 o rácio Ntc/Nt=0,438. (Classe A) 3. Na situação 3, com contribuição do mesmo Esolar e utilizando bombas de calor para climatização com COP 3,63 e EER 3,21, caldeira de condensação com COP 1,10, o rácio Ntc/Nt=0,14 (Classe A+) 4. Na situação 3, com contribuição do mesmo Esolar e utilizando bombas de calor para climatização com COP 3,63 e EER 3,21, caldeira de


A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho

1 2

condensação com COP 1,10 e Eren=5609 kWh/ano, o rácio Ntc/Nt=0,13 (Classe A+)

63 64

3 4 5

65

Utilizando a equação constante no caderno de P&R da ADENE:

66 67

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

68

1. Na situação 5, com contribuição do Esolar=2677 kWh/ano, utilizando bombas de calor para climatização com COP 3,63 e EER 3,21, caldeira de condensação com COP 1,10 e Eren=5609 kWh/ano, com contributo de energias renováveis para aquecimento e arrefecimento de 53% e 100% respectivamente, o rácio Ntc/Nt=0,18 (Classe A+) 2. Na situação 6, com contribuição do Esolar=2677 kWh/ano, utilizando bombas de calor para climatização com COP 3,63 e EER 3,21, caldeira de condensação com COP 1,10 e Eren=10700 kWh/ano, com contributo de energias renováveis para aquecimento e arrefecimento de 100% e 100% respectivamente, o rácio Ntc/Nt=0 (Classe A+) (situação de balanço energético 0 para climatização e produção de AQS)

69 70 71 72 73 74

7 CASO DE ESTUDO 2

75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86

25 26

rácio Ntc/Nt=0 o que significaria que toda a energia necessária para climatização e produção de AQS seria produzida na fracção, por sistemas de produção de energias renováveis, não havendo, por isso, lugar a qualquer consumo de qualquer tipo de energia não limpa. 3. Utilizando a equação 2.11 desta monografia, será mais difícil atingir uma classificação energética A+. Apenas alterando o desempenho térmico da fracção essa classificação seria atingida.

Utilizando a mesma fracção autónoma (moradia unifamiliar) nas mesmas condições de envolventes e orientação, com contribuição do Esolar=2677 kWh/ano, utilizando bombas de calor para climatização com COP 3,63 e EER 3,21, instalação de uma caldeira de condensação com COP 1,10 e fazendo variar a localização geográfica da fracção e, consequentemente, a rugosidade e região, foram efectuados cálculos regulamentares, utilizando o programa de cálculo Cypeterm da CYPE (licença 87397) certificado pela ADENE, obtiveram-se os seguintes resultados constantes no quadro 6.

87

Utilizando a equação 2.11 desta monografia:

88

Quadro 6.

27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

1. Na situação 7, com contribuição do Esolar=2677 kWh/ano, utilizando bombas de calor para climatização com COP 3,63 e EER 3,21, caldeira de condensação com COP 1,10 e Eren=5609 kWh/ano, com contributo de energias renováveis para aquecimento e arrefecimento de 8% e 6% respectivamente, o rácio Ntc/Nt=0,39 (Classe A) 2. Na situação 8, com contribuição do Esolar=2677 kWh/ano, utilizando bombas de calor para climatização com COP 3,63 e EER 3,21, caldeira de condensação com COP 1,10 e Eren=10700 kWh/ano, com contributo de energias renováveis para aquecimento e arrefecimento de 15% e 12% respectivamente, o rácio Ntc/Nt=0,36 (Classe A) 3. Na situação 9, com contribuição do Esolar=2677 kWh/ano, utilizando bombas de calor para climatização com COP 3,63 e EER 3,21, caldeira de condensação com COP 1,10 e hipoteticamente um Eren=71000 kWh/ano, com contributo de energias renováveis para aquecimento e arrefecimento de 100% e 78% respectivamente, o rácio Ntc/Nt=0,13 (Classe A+)

53 54 55 56 57 58 59 60 61 62

Poderemos concluir que: 1. A equação regulamentar foi substituída pelas equações constantes no caderno de P&R da ADENE por aquela não contemplar o contributo de Eren nos sistemas de climatização: 2. Utilizando as equações do caderno P&R da ADENE, facilmente se atinge a classificação energética A+ com forte hipótese de se obter um

89 90 91 92

Do quadro acima verifica-se uma relação entre a diminuição do rácio Ni/Nic com a subida dos Graus Dia.

93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111

– 13 –

Sendo, por definição, o valor de Graus-Dia, “…um número que caracteriza a severidade do 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…”, quanto maior for este valor, maior serão as amplitudes térmicas abaixo ou acima dos 20ºC, verificadas nos diversos conselhos em Portugal e, desta forma, maior será a amplitude térmica global do local o que pressupõe que deverá obedecer a maiores requisitos térmicos.


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1 2

44

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS

45

3 4 5 6 7

46

Uma fracção autónoma termicamente eficiente poderá não ser uma fracção energeticamente eficiente da mesma forma que uma fracção energeticamente eficiente poderá não ser uma fracção termicamente eficiente.

48 49 50

8 9 10 11

51

A eficiência energética das fracções, calculada com base nos actuais procedimentos regulamentares em nada se assemelha à eficiência energética aqui referida.

14 15

53 54 55

Tomemos como exemplo as equações 2.9 e 2.10 onde não se pode dissociar a produção das energias renováveis Eren dos restantes consumos que não apenas a climatização.

56 57

18 19 20 21 22 23

59

Consideremos ainda o disposto no último parágrafo do n.º 5 desta monografia e concluímos que o Eren poderá entrar em dobro nos cálculos do Ntc (fornecendo a mesma energia renovável em simultâneo à climatização e à produção de AQS) onde, por consequência, diminuirá este valor, aumentando de forma não correcta, a eficiência energética da fracção.

60 61 62 63 64

26 27 28 29 30 31

66 67

Refira-se ainda a facilidade com que se obtêm rácios Nt/Ntc baixos manobrando apenas os equipamentos que consomem energia (na produção de AQS ou na climatização) tornando a fracção autónoma energeticamente mais eficiente sem que se melhore o seu desempenho térmico. Dito de outra forma:

68 69 70 71 72 73 74

32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

65

24 25

58

16 17

52

12 13

47

temperaturas consideradas adequadas no interior da fracção. Mesmo com energia “mais barata” devido á elevada eficiência dos equipamentos, não deixam de ser imputáveis ao consumidor / utilizador da fracção, custos de aquisição e manutenção dos equipamentos. Este tipo de melhoria na eficiência energética de uma fracção é feito, recorrendo a equipamentos cujo controlo é efectuado manualmente, correndo-se sempre o risco de picos de consumo desnecessários que não são considerados em processo de cálculo. Na maioria dos casos em que a climatização das fracções é feita com base nas considerações regulamentares por defeito (aquecimento por resistência eléctrica de COP 1 e arrefecimento com bomba de calor de COP 3), poderá não se verificar nem uma eficiência térmica nem energética. Será sempre possível, durante o período de vida útil e termicamente aceitável, de uma fracção autónoma, alterar os seus equipamentos de climatização e produção de AQS. O mesmo não terá tanta facilidade de acontecer com os elementos que constituem a envolvente da fracção.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

75

• É possível produzir calor barato para climatização bem como para produção de AQS muito à conta do aumento do custo final da obra (os equipamentos mais eficientes têm custos mais elevados); • Mantendo o desempenho térmico de uma fracção e aumentando o seu desempenho energético, mantém-se as perdas de calor no inverno e ganhos solares no verão conduzindo a um aumento no tempo de funcionamento dos equipamentos de climatização para manter as

76 77 78 79 80 81 82 83 84

[1] Decreto-Lei n.º80/2006 de 4 de Abril – Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios RCCTE. [2] Guia da Eficiência Energética, MEID - Ministério da Economia, da Inovação e do Desenvolvimento, DGEG – Direcção Geral de Energia e Geologia, ADENE – Agência para a Energia. [3] Caderno de Perguntas e Respostas – ADENE, Versão 2.0, Maio de 2011

DECLARAÇÃO DE ORIGINALIDADE O autor desta monografia declara que o conteúdo da mesma é da sua autoria e não constitui cópia parcial ou integral de textos de outros autores.

(Assinatura do autor)

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A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA  

Esta monografia tem como principal objectivo abordar as grandes diferenças entre a eficiência térmica e a energética em fracções autónomas....

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