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PROJETO DE ILUMINAÇÃO CASA AUTÔNOMA MEMORIAL DESCRITIVO 1) AUTOR DO PROJETO Mário Hermes Stanziona Viggiano – Arquiteto 2) NOME DO CLIENTE O próprio profissionaL – residência própria 3) NOME DO PROJETO Projeto Casa Autônoma 4) CATEGORIA DO PROJETO Residencial 5) CADERNO DE ESPECIFICAÇÕES 5.1) Escopo do projeto Projeto de iluminação para a Casa Autônoma que é uma casa/conceito onde estão sendo testadas diversas soluções de inovação tecnológica, aliadas a soluções tradicionais de arquitetura, abrangendo um conceito sistêmico de conforto e eficiência energética. A casa é de propriedade dos projetistas e são eles que habitam e fazem o monitoramento diário. 5.2) Características gerais O projeto luminotécnico caracteriza-se por: 1) Apresentar a aplicação de uma instalação fotovoltaica com geração de energia elétrica ao nível urbano, provando que esta solução se apresenta viável nas questões técnicas e operacionais e ainda, demonstrando que é possível se conciliar este tipo de instalação com os quesitos conforto ergonômico e com o design de interiores. 2) Apresentar um conceito de iluminação natural integrado à arquitetura no qual a iluminação artificial é utilizada somente nos períodos noturnos em todos os ambientes; 3) Ser concebido a partir de conceitos de eficiência energética aplicada ao projeto do edifício. 5.3) Características técnicas a) Abastecimento de energia- rede de iluminação: geração própria através de 4 painéis fotovoltaicos de 75 Wp cada; b) Capacidade de produção total teórica: 300 Wp


c) Quantidade de horas de insolação diária adotada no projeto (detalhamento vide memorial de cálculo) 6,8 h/dia d) Capacidade de produção diária estimada (detalhamento vide memorial de cálculo):1.734 Wh/dia e) Tensão da rede interna: 12 volts; f) Tensão de curto circuito dos painéis: 20,4 V g) Estabilização do sistema: através de 3 controladores de carga e descarga, sendo 2 de 10 ampéres e um de 30 ampéres; h) Proteção do sistema: Disjuntores com proteção térmica e fusíveis; i) Armazenamento da energia: 4 baterias de 150 Ah cada; j) Lâmpadas utilizadas: Fluorescente compacta 9W, LEDs, Dicróicas 20 W, Bipino 20 W; k) Cabos condutores: Cobre flexível l) Distribuição dos ambientes luminotécnicos: Cotidiano: lâmpadas que são acesas diariamente pelos ocupantes para as tarefas domésticas e para o lazer; Segurança: lâmpadas que são acesas automaticamente ou manualmente para a segurança; Festivo: lâmpadas que são acesas para proporcionar um ambiente aconchegante de festa; Destaque cênico: lâmpadas que destacam obras de arte e detalhes da arquitetura; 6) DETALHES CONSTRUTIVOS E ESTRUTURAIS 6.1) Quadro de comando da geração


6.2) Detalhe do banco de baterias


6.3) Detalhe da instalação dos painéis fotovoltaicos no telhado da piscina

6.4) Detalhe de um dos shafts de passagem de tubulações


6.5) Detalhe das luminรกrias utilizadas


7) MEMORIAL DE CÁLCULO 7.1) Avaliação da iluminação natural conseguida Com a utilização do luxímetro, ainda na fase de acabamento da obra, foram executadas medições para se conseguir os índices de aclaramento natural conseguidos nas principais áreas passíveis de utilização em atividades de estudo, trabalho e leitura. Com o luxímetro, a uma altura do plano de trabalho, foram levantadas valores em lux como mostra o esquema a seguir (suíte principal):


7.2) Cálculo das horas de insolação Este cálculo é necessário para se achar a quantidade de horas de insolação média diária que será utilizada no cálculo da produção dos painéis fotovoltaicos e no dimensionamento geral da geração. Os valores foram obtidos a partir de dados coletados nos gráficos do INMET.

ano

jan

fev

m ar

abr

m ai

jun

jul

ag o

set

o ut

nov

d ez

m é dia

19 96

19 5

19 0

16 5

-

23 0

27 5

29 0

25 0

20 0

16 0

12 5

13 5

20 1,3 6

19 97

-

-

10 5

13 5

23 5

23 0

27 5

30 0

19 0

20 5

17 5

15 0

20 0,0 0

19 98

15 5

18 0

20 0

24 5

22 5

27 0

28 5

27 0

25 0

16 0

12 5

16 0

21 0,4 2

19 99

19 0

10 0

19 5

24 0

26 0

24 5

28 5

28 5

20 0

17 5

15 0

14 5

20 5,8 3

20 00

15 5

15 0

16 5

23 5

28 0

28 0

27 5

26 0

20 5

22 5

11 0

14 5

20 7,0 8

m é dia

17 4

15 5

16 6

21 4

24 6

26 0

28 2

27 3

20 9

18 5

13 7

14 7

20 3,9 6

d iária

5,7 9

5,1 7

5,5 3

7,1 3

8,2 0

8,6 7

9,4 0

9,1 0

6,9 7

6,1 7

4,5 7

4,9 0

6,8 0

Horas de insolação diária média: 6,8 horas/dia 7.3) Dimensionamento da geração Carga total da iluminação instalada: 2.580 W Demanda do cotidiano (valor estimado): 0,20 Demanda em eventos (valor estimado): 0,60 Demanda adotada: 0,40 Carga adotada para efeito de cálculo da geração: 1032 W Horas de utilização (valor estimado): 1,5 horas diárias (média) Total de carga necessária a ser gerada: 1548 W/dia Painel adotado: SHELL SOLAR SP75 – 75 Wp Capacidade de produção diária individual: P=pp x Fp x h Onde


P = Produção total em Wh/dia pp = Produção no pico Fp = Fator de perda h = horas de insolação P= 75 x 0,85 x 6,8 P = 433,50 Wh/dia Cálculo da quantidade de painéis para atender a energia requerida: 2064 W/dia Er = P x q x Fp Onde Er = Energia requerida P = produção total em Wh/dia Q = Quantidade total de painéis Fp = fator de segurança (estiagem solar) Er = P x q x Fp 1548 = 433,50 x q x 0,9 1548 = 390,15 q q = 3,96 q = 4 painéis de 75 Wp Capacidade de geração total: 4 x 433,50 = 1.734 Wh/dia 7.4) Dimensionamento da fiação Para o dimensionamento da fiação usaremos a tabela: Bitola mm2 Amperes 1 2 4 6 8 10 15 20 25 30

1,5 32 16 8 5 4 3 2 -

Fonte: SunLab Power

2,5 Distancia 51 26 13 8 6 5 3 2 -

4 em 81 40 20 14 10 8 5 4 3 2

6 metros 130 64 33 22 16 13 8 6 5 4

10

16

205 102 51 34 26 20 14 10 8 7

325 163 81 54 41 33 22 16 13 11


Dimensionamento dos cabos nos quadros de distribuição QDL 01 Circ.

Pot.instalada W

Distância max da instalação(m)

fiação

100 220 220 240 100 140 180 220

6,0 5,5 4,0 6,0 2,5 3,5 5,0 6,0

2,5 6,0 6,0 6,0 2,5 2,5 4,0 6,0

Pot.instalada W

Distância max da instalação(m)

fiação

220 240 180 180

5,0 5,5 3,5 4,5

6,0 6,0 4,0 4,0

1 2 3 4 5 6 7 8 QDL 02 Circ.

1 2 3 4

7.5) Dimensionamento dos fusíveis e disjuntores Adota-se a fórmula I=P/V I em ampéres P em Wats V em volts Exemplo: QDL1- Circuito 1 I=P/V I= 100/12 I= 8.3 – utiliza-se fusível de 10 A O dimensionamento completo encontra-se descrito nas tabelas dos quadros de cargas.


8) DESCRIÇÃO CONCEITUAL DAS SOLUÇÕES PROPOSTAS 8.1) Arquitetura bioclimática A implantação levou em consideração um rigoroso estudo das características climáticas ao nível do macro e do micro-clima. Este estudo resultou em um conjunto de Diretrizes Bioclimáticas que foram adotadas desde a concepção inicial. As diretrizes bioclimáticas, por sua vez, deram origem ao conjunto de soluções adotadas em consonância com o partido formal e as soluções funcionais.

O clima de Brasília e o microclima local Brasília encontra-se na latitude 16º s. O clima de Brasília se apresenta como semi-seco com duas estações bem definidas: a seca e a úmida. As temperaturas médias variam de 18º em julho e 23º em setembro, com grandes variações diárias e as noites mais frias. A precipitação anual é de 1750 mm e a umidade relativa é baixa. A radiação difusa é baixa enquanto a radiação direta é bastante intensa. Os ventos predominantes chuvosos vêm do Norte, enquanto os secos vêm do Sudeste. Os ventos frios normalmente atingem a região pelo Sul.


Brasília encontra-se a 1.100 m do nível do mar e possui ainda o agravante de que as massas quentes conduzem pó em suspensão no período quente. O microclima formado ao redor da edificação, caracteriza-se por possuir um baixo albedo (poder difusor). O local da construção, apesar de ser influenciado por forte ação antrópica, não reflete uma mudança climática em função da urbanização. Apesar do solo ter sido drenado, possui ainda boa parte de suas características naturais. É uma região de boa penetração de ventos. As temperaturas diárias e noturnas são bastante influenciadas pelo potencial refrescante do solo úmido. Diretrizes e soluções bioclimáticas As diretrizes bioclimáticas são proposições genéricas que norteiam as decisões de projeto e geram as soluções bioclimáticas que são recursos arquitetônicos criados para suprir as diretrizes. Estas diretrizes são propostas a partir do estudo dos elementos e fatores climáticos. O estudo das diretrizes deve estar presente em todas as fases do projeto. A tabela 1 exemplifica uma matriz de diretrizes utilizada no projeto Casa Autônoma para o clima quente e seco. Nesta matriz completa, a diretriz é citada e avaliada a partir de dois critérios. O primeiro é a importância da diretriz em relação ao clima como um todo. O segundo critério avalia a importância da diretriz em relação ao projeto específico. São atribuídos valores a estes dois critérios da seguinte forma: Fundamental = 3 Importante = 2 Esporádico = 1 Tabela 1 – Diretrizes com grau de importância DIRETRIZ (A)

(B)

Adotar materiais com alta inércia térmica Proteger fachada noroeste Sombrear fachadas norte, leste e oeste Fartas aberturas Captar ventos frescos Umidificar a edificação Evitar ventos secos Usar vegetação abundante Captar sol para aquecimento

3 3 3 2 1 3 1 3 3

3 2 2 3 1 3 2 2 1

TOTAL ORDEM IMPORTÂNCIA 6 1 5 2 5 2 5 2 2 5 6 1 3 4 5 2 4 3

A) Importância da diretriz em relação ao clima (B) Importância da diretriz em relação ao projeto O somatório dos valores apurados coloca a diretriz em uma relação orientativa do seu grau de importância em relação às outras, possibilitando uma ferramenta decisória adicional na etapa de projeto.


A seleção das melhores soluções para cada diretriz nos permite esboçar uma matriz na qual aparecem todas as diretrizes com suas respectivas soluções (tabela 2). Tabela 2 – Diretrizes e soluções DIRETRIZ Adotar materiais com alta inércia térmica Proteger fachada noroeste Sombrear fachadas norte, leste e oeste Fartas aberturas Captar ventos frescos Umidificar a edificação Evitar ventos secos Usar vegetação abundante Captar sol para aquecimento da água

SOLUÇÃO Tijolos na parede, telha sanduíche na cobertura Colocação de uma massa térmica Instalar fartos beirais com 1,20 m Proporção média A/V=0,18 * Instalar captores eólicos Instalar espelhos d’água e fontes Bloquear ventos sudeste Instalar beirais verdes e jardins de inverno Maiores telhados para o norte

* A=área das aberturas do cômodo V=volume de ar do cômodo

A figura 14 exemplifica algumas soluções para o Projeto Casa Autônoma baseadas na matriz apresentada na tabela 2.

8.2) Eficiência energética Os princípios de eficiência energética são fundamentais ao sucesso do projeto devido principalmente à necessidade da redução da carga instalada e do consumo de energia.


Além dos conceitos de eficientização, o projeto procura também pesquisar a adequação das tecnologias de geração elétrica alternativa ao nível urbano, como alternativa para a economia doméstica e para o planejamento do sistema energético global. São premissas do projeto: 1) Otimização da iluminação natural; 2) Aquecimento de água através de captação solar; 3) Geração de energia por meios alternativos (solar e eólico); 4) Adequação da carga térmica aos níveis de conforto para minimizar o consumo energético com equipamentos climatizadores; 5) Prioridade de climatização por meios não mecânicos; 6) Controle luminotécnico; 7) Monitoração de equipamentos e de consumo 8) Autonomia de nobreak; 9) Utilização de equipamentos com comprovada eficiência a nível de consumo; 10) prioridade na utilização de lâmpadas de baixo consumo (9W e automotivas); 11) Iluminação de tarefas; 12) Cálculo rigoroso da iluminação requerida e fornecida; 13) Sistema autônomo de bloqueio de circuitos. 8.3) Planta elétrica e luminotécnica Toda a casa é suprida por um sistema simples de canaletas moldadas na própria laje e que são fechadas com tabeiras de madeira removíveis e que se harmonizam com os pisos na concepção decorativa.

A planta elétrica tem como principal característica a separação entre os circuitos de tomada e de iluminação: Os circuitos de tomada são separados em circuitos de tensão 110 V estabilizada e circuitos de tensão 220V estabilizada. Alguns cômodos que se utilizem de equipamentos de tensão 110V, (computadores e periféricos), possuem um cabeamento elétrico semi-estruturado, ou seja, um pequeno quadro de comando que possibilita a habilitação das tomadas em 110V ou 220V .


Os cômodos são ainda supridos com um circuito opcional de tensão 24V com tomadas especialmente confeccionadas para a Casa Autônoma. Estes circuitos se prestam a alimentar equipamentos como câmeras de segurança, controladores do sistema de automação, mostruários digitais de temperatura, umidade , válvulas solenóide e outros. Os circuitos de iluminação estão divididos em dois circuitos alimentados com 12V, operando com quatro tipos de lâmpadas: 1) Lâmpadas fluorescentes 4 pinos de 5W, 9W e 12 W com reator/inversor e alimentação 12V, cor amarela, instaladas em luminárias decorativas especialmente adaptadas para o Projeto Casa Autônoma; 2) Lâmpadas automotivas de 1W, 3W e 5W , alimentadas com 12V, cor amarela e luminárias projetadas e desenvolvidas pelo Projeto Casa Autônoma para se obter o máximo de eficiência luminotécnica. 3) Lâmpadas dicróicas 20W e bipino 20 W - 12V 4) LEDs 8.4) Energia fotovoltaica Todas as instalações elétricas da Casa Autônoma estão sendo preparadas para se alcançar a autonomia de 100 % de geração em relação ao consumo. Esta autonomia será implantada de forma progressiva atendendo o seguinte cronograma: PRIMEIRA ETAPA circuitos de iluminação; SEGUNDA ETAPA circuitos de tomada para aparelhos de uso esporádico (tv, som, forno, microondas, batedeira, liquidificador); TERCEIRA ETAPA circuitos de tomada para aparelhos de uso contínuo (geladeira, freezer, bombas automáticas, computador de controle); QUARTA ETAPA circuito de segurança e reserva. A PRIMEIRA ETAPA de instalação é a responsável pela iluminação de toda a residência e já encontra-se implantada (agosto de 2004).


Constitui-se em um sistema autônomo de geração fotovoltaica que divide-se nas seguintes partes: a) Geração através de placas fotovoltaicas de silício amorfo e tensão nominal de aproximadamente 17 volts; b) Condução através de cabos elétricos; c) Armazenagem através de baterias de 150 Ah; d) Controle de carga e descarga através de controladores de carga e e) Utilização em luminárias com lâmpadas 12 volts e/ou adaptadas; 8.5) Ambientes luminotécnicos As lâmpadas e luminárias, com suas diferentes características de intensidade, consumo e efeito estético foram agrupadas em conjuntos os quais chamamos de ambientes luminotécnicos: O ambiente COTIDIANO abriga as luminárias utilizadas pelos moradores na maior parte do tempo. São aquelas que servem para as tarefas de operação na cozinha, quartos de leitura, área de serviço e escritório. Estas lâmpadas também se prestam às atividades correntes que necessitem de vários acionamentos diários tais como os banheiros e áreas de passagem. Por serem as lâmpadas de uso constante, optou-se por utilizar as lâmpadas fluorescentes compactas DULUX SE, funcionando com um reator inversor cada. As luminárias foram especialmente adaptadas para tal tarefa com a implantação de soquete especial 4 pinos, suportes quando necessário e o reator/inversor. O ambiente de SEGURANÇA é aquele em que terão algumas lâmpadas acesas durante toda a noite. São utilizadas as mesmas lâmpadas e luminárias do ambiente cotidiano com a variante da instalação de sensores com fotocélula especial para lâmpadas com reator /inversor. O ambiente FESTIVO contempla luminárias que são ligadas normalmente em ocasiões em que se queiram ressaltar as características da arquitetura e do design de interiores. São luminárias com um design diferenciado e utilizam lâmpadas dicróicas 20 e bipino. Por fim, o ambiente de DESTAQUE CÊNICO se utiliza do mesmo tipo de lâmpadas do ambiente festivo mas se destina à iluminação de detalhes da arquitetura, obras de arte e do paisagismo. 8.6) Iluminação de tarefas No conceito de iluminação de tarefas, ilumina-se com a quantidade suficiente e necessária, os objetos ou tarefas presentes em cada cômodo com luminárias específicas e direcionadas para a atividade exercida. As luminárias que cumprem esta função normalmente estarão nos ambientes de cotidiano e de destaque cênico.


9) PLANILHA DE CUSTOS

PLANILHA ORÇAMENTÁRIA

ETAPA DA OBRA LUMINOTECNICA Obs: não estão incluídas tomadas das redes 200 V e 110 V

REFERÊNCIA SISTEMA

sistema de energia nº

Descrição

quant.

unid

pç unit

1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14

LUMINÁRIAS - Interpan Plafon de embutir mini-bean Paflon de embutir baixo com lente Embutido Orient.injt. C/anti ofuscante mini Balizador huno Picolli 20 W bipino Arandela PI pintada halop. Balizador quadrado grande interno p/teto Sist. Profile 27 com refletor canelado Arandela Omni E-luz difusa interior Mód p/ perfil Omni 125 mm c/difusor Lente fosca p/dicróica Arandela Gemma Pendente nite 1 (simples) Pendente Sírio 1 Luce Balizador para LED externo - pido

3 2 11 4 1 1 2 7 4 7 2 1 1 6

unid unid unid unid unid unid unid unid unid unid unid unid unid unid

71,00 83,00 41,00 162,00 166,00 89,00 187,00 171,00 67,00 8,00 714,00 1.311,00 2.188,00 255,00

2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

CABEAMENTO E TUBULAÇÃO Cabo flexível 2,5 mm2 Cabo flexível 4,0 mm2 Cabo flexível 6,0 mm2 Cabo flexível 10,0 mm2 Mangueira corrugada copex 3/4" Mangueira corrugada copex 1"

3 6 3 1 100 50

rolo rolo rolo rolo ml ml

34,28 58,15 75,84 98,56 0,65 0,85

3.0

PROTEÇÃO

pçtotal

213,00 166,00 451,00 648,00 166,00 89,00 374,00 1.197,00 268,00 56,00 1.428,00 1.311,00 2.188,00 1.530,00 102,84 348,90 227,52 98,56 65,00 42,50 -


3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8

Disjuntor unipolar Siemenns 10 A Disjuntor unipolar Siemenns 15 A Disjuntor unipolar Siemenns 20 A Disjuntor unipolar Siemenns 25 A Fusível automotivo 12V 10 A Fusível automotivo 12V 15 A Fusível automotivo 12V 20 A Fusível automotivo 12V 25 A

2 3 7 2 2 3 7 2

unid unid unid unid unid unid unid unid

4,83 4,83 4,83 4,83 1,20 1,20 1,20 1,20

4.0 4.1 4.2

QUADROS Quadro de dist. PVC Cemar P/12 embutir Barramento de neutro

3 2

unid unid

14,44 8,50

5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6

GERAÇÃO FOTOVOLTAICA Painel fotovoltaico 75 Wp Shell Solar Controlador de carga 30 A total control Controlador de carga 10 A UNITRON Bateria automotiva HELIAR 150 Ah Conector para bateria Cabo flexível16 mm2

4 2 2 3 6 6

unid unid unid unid unid ml

1.250,00 350,00

6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11

DIVERSOS Suportes metálicos para painel fotovoltaico Parafusos 2 cm com porca e arruela Conector tip bota 4 mm Conector tipo bota 10 mm Conector tipo garfo 2.5 mm Conector tipo garfo 4 mm Conector tipo garfo 6 mm Conector tipo garfo 10 mm Conector sindal 4.0 mm Trilho de fixação de disjuntor Fita isolante 3M

4 24 6 6 20 20 15 10 5 1 3

unid unid unid unid unid unid unid unid unid unid unid

55,00 0,80 3,55 4,20 0,16 0,22 0,40 0,80 3,50 6,57 5,08

7.0 7.1 7.2 7.3 7.4

LÂMPADAS Lâmpada DULUX S/E Lâmpada dicróica 20W Lâmpada bipino halógena Conjunto LEDS

22 10 9 6

unid unid unid unid

8,70 3,20 6,50 85,00

7.5

Reator/inversor para DULUX

22

unid

14,30

TOTAL GERAL

125,00

285,00 5,80 2,50

9,66 14,49 33,81 9,66 2,40 3,60 8,40 2,40 43,32 17,00 5.000,00 700,00 250,00 855,00 34,80 15,00 220,00 19,20 21,30 25,20 3,20 4,40 6,00 8,00 17,50 6,57 15,24 191,40 32,00 58,50 510,00 314,60 19.422,97


MEMORIAL DESCRITIVO DA ILUMINAÇÃO 12V  

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