URE em edifícios. Tecnologias Solares Passivas. Álvaro Gomes

1. URE em edifícios. Tecnologias Solares Passivas. Álvaro Gomes Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

2. Edifícios - objectivos • Oferecer aos seus ocupantes um ambiente agradável para o desenvolvimento da sua actividade (na habitação, local de trabalho, de lazer ou outro) • Conforto • Térmico • Qualidade do ar • Estético • …. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

3. Edifícios - introdução • Os níveis exigidos de conforto são atingidos de uma forma passiva e/ou através de sistemas activos • Quando têm um mau comportamento térmico exigem maiores quantidades de energia para atingir os níveis exigidos de conforto • Exigência em termos de níveis de conforto a aumentar (aumento do nível de vida) Aumento rápido do consumo de energia: o crescimento médio anual nos consumos de energia na última década tem sido de 3,7% nos edifícios residenciais e 7,1% nos edifícios de serviços É necessário contrariar esta tendência … MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

4. … modo de actuação: • Conceber edifícios cujas necessidades de aquecimento e de arrefecimento (via sistemas activos) sejam pequenas • Arquitectura e soluções construtivas, explorando o potencial: • da radiação solar e ventilação natural para aquecimento no inverno, • arrefecimento no verão, • iluminação natural todo o ano • Quando necessários, usar sistemas activos eficientes e com uma utilização racional • Utilização racional dos edifícios MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

5. URE nos edifícios • Engloba aspectos relacionados com: • Concepção do edifício (desde a implantação no local até à escolha de soluções arquitectónicas – solar passivo) • Sistemas activos (selecção e utilização) MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

6. Aproveitamento passivo da energia solar – 1 • Utilização da energia solar (térmica e luminosa) sem recorrer a sistemas activos • Aquecimento solar passivo: uso da energia solar na forma térmica para aquecimento (é captada e transportada sem intervenção de meios mecânicos - por meio de condução, radiação e convecção naturais) • Captação de luz natural MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

7. Aproveitamento passivo da energia solar - 2 • Existe sempre, bem ou mal efectuado • Pode não ser fácil combinar o aproveitamento das duas formas de energia • Objectivo: minimizar a utilização dos sistemas activos MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

8. Elementos de um sistema de ASP • Envidraçados • Sombreamentos variáveis para controlo da entrada de luz solar • Isolamento removível para evitar perdas durante a noite • Massa de armazenamento • Sombreamentos para controlar fluxo de “luz” para a massa de armazenamento • Isolamento ajustável para controlar a libertação de calor da massa • Dispositivos de difusão e distribuição da luz solar MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

9. Edifícios - aspectos a considerar • Implantação do edifício • localização • Orientação • Forma (relação área/volume) • Envolvente (opaca e envidraçada) • Soluções construtivas • Materiais • Organização interna dos espaços • Sombreamentos MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

10. Localização • Insolação; • Humidade; • Ventos predominantes; • Sombreamento; • Zonas verdes (zonas urbanas); • Manchas de água. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

11. Localização MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

12. Localização MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

13. Orientação Energia incidente por dia médio, 51º N MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

14. Movimento do sol MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

15. Orientação MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

16. Forma • Quanto mais compacta, menos trocas de calor com o exterior / influência dos ventos MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

17. Envolvente - isolamento MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

18. Envolvente - isolamento - materiais MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

19. Envolvente - isolamento - materiais(espessura equivalente) MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

20. Envolvente - pontes térmicas MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

21. Envolvente - protecções MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

22. Envolvente – vãos e protecçõs MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

23. Envolvente - protecções Fachada Norte Fachada Sul MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

24. Envolvente - protecções exteriores MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

25. Conforto térmico Aquecimento (tipos de ganho externo) MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

26. Conforto térmico Arrefecimento e ventilação • ventilação natural (ventos, estratificação) • arrefecimento evaporativo MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

27. Conforto visual Iluminação natural MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

28. Iluminação natural - Ex.os Clarabóia / Poço de luz MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

29. Concepção e projecto eficientes • Compromissos de concepção entre o conforto visual e o térmico • O papel da automatização • na optimização dos • edifícios eficientes • Exos: • luz natural + luz artificial • free cooling • ventilação natural • sistemas de ganho indirecto MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

30. Estratégias para satisfazer objectivos da URE nos edifícios - 1 • Aquecimento na estação fria • Maximizar ganhos solares (envidraçados preferencialmente orientados a sul – eixo dominante do edifício nascente-poente) • Isolamento térmico da envolvente • Vidros e caixilharias de qualidade • Minimização das pontes térmicas • Arrefecimento na estação quente • Sombreamento dos envidraçados (excepto os voltados a norte) preferencialmente pelo exterior • Soluções construtivas com inércia térmica pesada • Favorecer a ventilação natural, quando útil • Evitar cargas internas elevadas em zonas com má ventilação natural MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

31. Estratégias para satisfazer objectivos da URE nos edifícios - 2 • Iluminação natural • Evitar edifícios muito profundos • Controlar incidências directas • Áreas envidraçadas adequadas na envolvente • Cores adequadas no interior • Sistemas de iluminação artificial adequadamente concebidos • Qualidade do ar interior • Ventilação mínima garantida • Controlo das infiltrações • Controlo das fontes de poluição MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

32. TSP (abordagem quase reducionista) MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

33. TSP (abordagem quase reducionista) MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria