Domingos José Martins da Silva - Universidade do Minho ... · 2.4.2. Método das funções de transferência (TFM) ... 4.3.1.1. Necessidade térmica de aquecimento dos compartimentos

Universidade do Minho Escola de Engenharia

Domingos José Martins da Silva

Simulação térmica multizona de um

centro social no âmbito do RSECE:

Análise de várias soluções AVAC

Dissertação de Mestrado: Ciclo de Estudos Integrado Conducentes ao Grau de

Mestre em Engenharia Mecânica

Trabalho realizado sob a orientação do: Professor Doutor Luís António de Sousa Barreiros Martins

Guimarães, Outubro de 2014

Simulação térmica multizona de um centro social no âmbito do RSECE

i

RESUMO

O Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade dos Ar Interior dos Edifícios (SCE),

tem por base a legislação que resulta da transposição da Diretiva Europeia 2002/91/CE. Impõe

assim, a determinação dos consumos de energia associados aos edifícios residenciais e de

serviços. O Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE) –

Decreto-Lei nº 79/2006 de 4 de Abril, estabelece que as simulações dinâmicas detalhadas dos

edifícios realizadas no âmbito do SCE sejam efetuadas com programas devidamente acreditados

segundo a Norma ASHRAE 140-2004. O objeto de estudo deste trabalho consiste na

climatização de um edifício destinado a serviços sociais – Centro de Dia e Creche, utilizando

programas de simulação energética detalhada multizona.

Inicialmente apresenta-se uma revisão bibliográfica sobre a regulamentação e eficiência

energética, sistemas de climatização e programas acreditados para a simulação energética de

edifícios em Portugal. Segue-se uma breve caracterização dos sistemas de climatização, bem

como, a apresentação dos métodos de cálculo de cargas térmicas utilizados no programa de

simulação utilizado.

Sob orientação do Professor Luís Barreiros Martins, utilizou-se neste estudo o programa de

simulação multizona Cypeterm, atendendo à sua flexibilidade de modelação gráfica, facilidade de

“importação de máscaras” e à grande utilização nos gabinetes de projeto de engenharia em

Portugal e nos países de expressão portuguesa. Para a simulação térmica multizona, optou-se

pela utilização do programa de cálculo Cypeterm - este por sua vez, usa o EnergyPlus como

motor de cálculo devido à compatibilidade existente entre eles.

A modelação do edifício foi parametrizada de acordo com as opções disponibilizadas pelos

programas, com a maior aproximação possível.

Este trabalho foi elaborado com base no Decreto-Lei 79/2006 de 04 de Abril, tendo este sido

entretanto revogado pelo Decreto Lei 118/2013 de 20 de Agosto; em anexo apresenta-se uma

introdução à atual legislação. No entanto, o estudo apresentado foi elaborado à luz da penúltima

legislação, por ser esta que vigorava à data do seu início e parte do desenvolvimento.


ii


iii

ABSTRACT

The National Energy Certification and Quality Indoor Air of Buildings (SCE), is based on legislation

that results from the transposition of the European Directive 2002/91/EC. Therefore requires the

determination of energy consumption associated with residential buildings and services.

Therefore requires the determination of energy consumption associated with residential buildings

and services. Regulation of Energy Systems for Climate in Buildings (RSECE) - Decree-Law No.

79/2006 of 4 April, states that the simulations detailed dynamics of buildings held under the

ESA are made with programs duly accredited under the Standard ASHRAE 140 - 2004. The

object of this work is the climate of a building for social services - Day Centre and Nursery, using

detailed energy simulation programs multizone.

Initially presents a literature review on the regulation and energy efficiency, HVAC systems and

accredited programs for energy simulation of buildings in Portugal. Below is a brief description of

HVAC systems, as well as the presentation of the methods of calculating thermal loads used in

the simulation program used.

Under the guidance of Professor Luis Barreiros Martins , was used in this study program

Cypeterm multizone simulation , given its graphical modeling flexibility , ease of " importing

masks " and the great use in engineering design offices in Portugal and in the countries

Portuguese speaking . For multizone thermal simulation, we chose to use calculations of

EnergyPlus program to complement, given its compatibility with Cypeterm program.

The modeling of the building was parameterized according to the options provided by the

programs with the greatest possible approximation.

This work was based on Decree-Law 79/2006 of April 4, the latter has been subsequently

repealed by Decree Law 118/2013 of 20 August; in Annex provides an introduction to the

current legislation. However, the presented study was prepared in the light of the penultimate

law, since it is in force at the time of its inception and part of development.


iv

AGRADECIMENTOS

Agradeço a todos aqueles que contribuíram, direta e/ou indiretamente para a realização deste

trabalho, e muito em especial ao Professor Luís Barreiros Martins, aos Professores do DEM mais

marcantes pelo seu talento e empenho em prol da minha aquisição de conhecimentos, aos

Engenheiros António Pedro Alves, Joni Gomes e Rui Ribeiro, pelo seu apoio e palavras de

incentivo, ao meu caro colega Marino, pelo ânimo e companheirismo, ao Sr. Albino, Padre Luís

Teixeira e Arquiteto Lino Matos pela sua contínua disponibilidade, bem como a todos os colegas

de curso que me deixaram as melhores e inesquecíveis recordações, à minha família e amigos

pela tolerância e compreensão ante as minhas frequentes ausências.


v


vi

ÍNDICE GERAL

ÍNDICE DE FIGURAS ………………………………………………………………………………………………… xii

ÍNDICE DE TABELAS ………………………………………………………………………………………………. xv

LISTA DE SÍMBOLOS ………………………………………………………………………………………………. xvi

LISTA DE ABREVIATURAS…………………………………………………………………………………………..xvii

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 1

1.1. Enquadramento ......................................................................................................... 1

1.2. Motivação .................................................................................................................. 2

1.3. Objetivos ................................................................................................................... 3

1.4. Estrutura do trabalho ................................................................................................. 4

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................................... 5

2.1. Introdução ................................................................................................................. 5

2.2. Regulamentação térmica dos edifícios em Portugal .................................................... 6

2.2.1.1. Organização e funcionamento do Sistema de Certificação Energética (SCE) .... 8

2.2.1.2. Certificado energético de edifícios .................................................................. 8

2.2.2. RCCTE .................................................................................................................. 9

2.2.3. RSECE ................................................................................................................ 10

2.2.3.1. Tipos de edifícios abrangidos pelo RSECE .................................................... 11

2.3. Sistemas de Climatização ........................................................................................ 12

2.3.1. Introdução .......................................................................................................... 12

2.3.2. Caracterização de sistemas ................................................................................. 13

2.3.3. Classificação dos sistemas quanto ao fluido térmico ............................................ 14

2.3.3.1. Sistemas “Tudo-Ar” ..................................................................................... 14

2.3.3.2. Sistemas com volume de ar constante (VAC) ............................................... 15

2.3.3.3. Sistemas com volume de ar variável (VAV) ................................................... 16

2.3.3.4. Sistemas com duas condutas de insuflação ................................................. 18


vii

2.3.4. Sistemas do tipo “Tudo – Água” ......................................................................... 19

2.3.5. Sistemas a “Ar - água” ........................................................................................ 19

2.3.6. Sistemas com ventiloconvectores ........................................................................ 20

2.3.6.1. Sistemas com injetoconvectores .................................................................. 22

2.3.6.2. Sistemas com vigas ativas ........................................................................... 22

2.3.7. Sistemas radiantes ............................................................................................ 23

2.3.7.1. Sistemas com pavimento radiante ............................................................... 23

2.3.7.2. Sistemas com teto e/ou paredes radiantes .................................................. 23

2.3.8. Sistemas de Expansão Direta .............................................................................. 24

2.3.8.1. Sistemas do tipo “Tudo – Fluido Frigorigéneo” ............................................. 24

2.3.8.2. Sistemas do tipo Volume de Refrigerante Variável (VRF) ............................... 24

2.3.8.3. Sistemas “multi-split” .................................................................................. 27

2.3.8.4. Sistemas individuais .................................................................................... 27

2.3.9. Sistemas do tipo Elétrico ..................................................................................... 28

2.4. Cargas térmicas: Métodos de cálculo em programas ................................................ 29

2.4.1. Descrição de alguns dos métodos existentes. ...................................................... 30

2.4.1.1. Método da diferença de temperatura diferencial (TETD/TA) .......................... 30

2.4.2. Método das funções de transferência (TFM) ........................................................ 31

2.4.3. Método da diferença de temperatura (CLTD/SCL/CLF) ....................................... 31

2.4.4. Método do balanço energético (HBM) .................................................................. 32

2.4.5. Método das séries temporais radiativas (RTS) ...................................................... 33

2.5. Simulação dinâmica................................................................................................. 34

2.6. Programas de simulação dinâmica detalhada ........................................................... 35

2.6.1. RCCTE-STE ......................................................................................................... 36

2.6.2. CYPETERM ......................................................................................................... 38

2.6.2.1. Execução do Programa ................................................................................ 39


viii

2.6.3. EnergyPlus.......................................................................................................... 41

2.6.3.1. DesignBuilder .............................................................................................. 45

2.6.4. DOE2.1E ............................................................................................................ 47

2.6.4.1. Estrutura e funcionalidades .......................................................................... 47

2.6.5. Trace 700 ........................................................................................................... 49

2.6.5.1. Funcionamento ........................................................................................... 50

2.6.6. ESP-r .................................................................................................................. 53

2.6.7. TRNSYS .............................................................................................................. 54

2.6.7.1. Estrutura ..................................................................................................... 56

2.6.7.2. Interface ...................................................................................................... 58

2.6.8. Carrier HAP ........................................................................................................ 60

2.6.9. IES Virtual Enviroment ......................................................................................... 61

2.6.10. Análise Comparativa dos Programas ................................................................... 62

3. CASO DE ESTUDO ............................................................................................................. 65

3.1. Caracterização do Edifício ........................................................................................ 66

3.1.1. Introdução .......................................................................................................... 66

3.2. Localização .............................................................................................................. 66

3.3. Descrição Geral do Edifício ....................................................................................... 68

3.4. Enquadramento Regulamentar ................................................................................. 71

3.5. Estrutura ................................................................................................................. 73

3.6. Envolvente Exterior .................................................................................................. 73

3.6.1. Elementos Verticais ............................................................................................. 73

3.6.1.1. Parede Exterior (Par.ext1) ............................................................................ 74

EL1 - Elemento da envolvente exterior (RCCTE, Fig. VII.1) ............................................... 75

3.6.1.2. Envidraçados ............................................................................................... 75

3.6.2. Elementos Horizontais ........................................................................................ 77


ix

3.6.2.1. Laje da Cobertura ........................................................................................ 77

3.6.2.2. Pavimento Sobre o Terreno .......................................................................... 78

EL2 - Elemento em contacto com o solo (RCCTE, Fig. VII.1) ............................................ 78

3.6.3. Envidraçados horizontais ..................................................................................... 78

3.6.3.1. Claraboias ................................................................................................... 78

3.7. Envolvente interior ................................................................................................... 79

3.7.1. Parede Interior (Pint. 1) ....................................................................................... 79

EL3 - Elemento da envolvente interior (RCCTE, Fig. VII.1) ................................................ 80

3.7.2. Inércia Térmica ................................................................................................... 80

3.7.3. Pontes Térmicas ................................................................................................. 81

3.8. Sistema de Climatização .......................................................................................... 83

3.8.1. Sistema de ventilação ......................................................................................... 83

3.8.2. Sistema de Aquecimento/Arrefecimento .............................................................. 87

3.8.2.1. Unidade exterior de ar condicionado ............................................................ 88

3.8.2.2. Ventiloconvectores ....................................................................................... 89

3.8.2.3. Tubagem de esgoto ..................................................................................... 90

3.9. Águas Quentes Sanitárias (AQS) ............................................................................... 90

3.10. Caracterização dos Espaços – análise nominal ......................................................... 91

3.10.1. Ocupação ........................................................................................................... 91

3.10.1.1. Caudais Mínimos de Ar Novo ................................................................... 91

3.10.2. Potência de Iluminação ....................................................................................... 92

3.10.3. Potência dos Equipamentos ................................................................................ 92

3.11. Caracterização dos Espaços – análise real ............................................................... 92

3.11.1. Caudais Mínimos de Ar Novo .............................................................................. 92

3.11.2. Iluminação .......................................................................................................... 95

3.11.3. Equipamentos ..................................................................................................... 95


x

4. SIMULAÇÃO ...................................................................................................................... 96

4.1. Introdução ............................................................................................................... 97

4.2. Simulação Cypeterm/EnergyPlus ............................................................................. 97

4.2.1. Descrição do Edifício ........................................................................................... 98

4.2.2. Elementos .......................................................................................................... 99

4.2.3. Compartimentos ................................................................................................. 99

4.2.4. Instalação ......................................................................................................... 101

4.2.5. Resultados ........................................................................................................ 101

4.2.6. Listagens .......................................................................................................... 101

4.2.7. Desenhos ......................................................................................................... 102

4.2.8. Exportação ........................................................................................................ 102

4.3. Base de dados climáticos ....................................................................................... 102

4.3.1. Resultados ........................................................................................................ 102

4.3.1.1. Necessidade térmica de aquecimento dos compartimentos do edifício ....... 103

4.3.1.2. Necessidade térmica de refrigeração dos compartimentos do edifício ......... 104

4.3.1.3. Cálculo do indicador de eficiência energética (IEE) ..................................... 104

5. CONCLUSÕES ................................................................................................................. 109

6. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................. 111

7. ANEXOS .......................................................................................................................... 113

ANEXO A - PLANTAS DA REDE DE CONDUTAS DE EXTRAÇÃO .............................. 115

ANEXO B – DIMENSIONAMENTO DA REDE DE CONDUTAS DE EXTRAÇÃO .......... 119

ANEXO C – INÉRCIA TÉRMICA e FATORES SOLARES ........................................... 127

ANEXO D – COMPARAÇÃO DE RESULTADOS RCCTE/Cypeterm ........................... 131

ANEXO E – LISTAGENS DO SOLTERM .................................................................. 135

ANEXO F – PERFIS NOMINAIS e REAIS ................................................................ 141

ANEXO G – TERMINOLOGIA ................................................................................. 147


xi

ANEXO H – VERIFICAÇÃO RCCTE - Cypeterm ....................................................... 153

ANEXO I – NOVA REGULAMENTAÇÃO SCE........................................................... 159

ANEXO J – PEÇAS DESENHADAS ........................................................................ 163


xii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 - Consumo de energia final por sector, em 2011, (Fonte: DGEG, 2013) .................... 6

Figura 2.2 - Etiquetagem para classificar equipamentos (à esquerda) e edifícios (à direita), no

contexto da eficiência energética ............................................................................................... 9

Figura 2.3 - Sistema VRF de 3 tubos com recuperação de energia (Fonte: Chaves, 2010) ........ 13

Figura 2.4 - Diagrama de princípio de funcionamento de um sistema de climatização “tudo ar”

de uma só zona (Fonte: Gomes, 2012) ................................................................................... 16

Figura 2.5 - Diagrama de instalação do tipo VAV (Fonte: Gomes, 2012). .................................. 17

Figura 2.6 - Diagrama de instalação do sistema “tudo ar” com duas condutas de insuflação

(Fonte: Gomes, 2012) ............................................................................................................ 18

Figura 2.7 - Sistema ar-água. .................................................................................................. 20

Figura 2.8 Exemplos de ventiloconvectores (Fonte: Gomes, 2012). .......................................... 21

Figura 2.9 Conceito de zona ocupada , à esquerda (Fonte: Nunes, 2012); sistema de

aquecimento e arrefecimento com vigas ativas, à direita (Fonte: Trox, 2011). .......................... 23

Figura 2.10 Sistema de aquecimento e arrefecimento com paredes e teto radiante (Fonte:

Gomes, 2012). ....................................................................................................................... 24

Figura 2.11 Exemplo de uma instalação de um sistema VRF (Fonte: Gomes, 2012). ............... 26

Figura 2.12 - Sistema VRF de 3 tubos com recuperação de energia (Fonte: Chaves, 2009). ..... 26

Figura 2.13 - Exemplos de uma instalação de um sistema “multi-split” (Fonte: Thermwatt,

2013). .................................................................................................................................... 27

Figura 2.14 - Aspeto de um sistema “mono-split” (Fonte: Thermwatt, 2013) ......................... 28

Figura 2.15 - Ventiloconvector (à esquerda) e acumulador elétrico (à direita), (Fonte:Thermowatt,

2013). .................................................................................................................................... 28

Figura 2.16 – Circuito - analogia reo-elétrica do funcionamento do programa RCCTE-STE (Fonte:

Roriz, 2007). .......................................................................................................................... 36

Figura 2.17 - Aspeto icónico do conjunto dos módulos onde se inclui o Cypeterm (Fonte:

Topinformática, 2013). ........................................................................................................... 39

Figura 2.18 - Ambiente de trabalho do Cypeterm (Fonte: Cypeterm, 2013). ............................. 40

Figura 2.19 - Módulo de climatização no programa Cypeterm (Fonte: Gomes, 2012). .............. 41

Figura 2.20 - EnergyPlus: Esquema de princípio ...................................................................... 43

Figura 2.21 - Esquema geral de funcionamento do EnergyPlus (Fonte: Gomes, 2012 .............. 44


xiii

Figura 2.22 - Programa de início do EnergyPlus (Fonte: Alves, 2011) ...................................... 45

Figura 2.23 - Comandos do programa DesignBuilder (Fonte: Gomes, 2012). ........................... 46

Figura 2.24 - Funcionamento do programa DOE-2 (Fonte: Gomes, 2012) ................................ 48

Figura 2.25 - Separador Trace 700, criação compartimentos (Fonte: Alves, 2012) ................... 50

Figura 2.26 - Processo de modelação efetuado no TRACE 700 (Fonte: Gomes, 2012) ............. 52

Figura 2.27 - Ícone do software TRNSYS ................................................................................. 54

Figura 2.28 - Ligação entre aplicações TRNSYS ...................................................................... 55

Figura 2.29 - Temperaturas antes (a vermelho) e depois (a azul) de alterar uma parede na

envolvente exterior a Sul. (Fonte: TRNSYS) .............................................................................. 56

Figura 2.30 - Modelação de um sistema através do software TRN............................................ 59

Figura 2.31 - Resumo do sistema apresentado pelo assistente do HAP (Fonte: CarrierHAP, 2005)

.............................................................................................................................................. 61

Figura 2.32 - Aspeto do conjunto modular do IES (Fonte: IES, 2012). ...................................... 62

Figura 3.1 - Modelo 3D do edifício criado no Cype (S/E) .......................................................... 65

Figura 3.2 - Planta de localização (S/E) .................................................................................. 66

Figura 3.3 – Zonas Climáticas de Inverno (à esquerda) e Zonas Climáticas de Verão (à direita

(Fonte: Maldonado, 2005) ...................................................................................................... 68

Figura 3.4 - Planta do R/C (S/E) ............................................................................................. 69

Figura 3.5 - Planta da cobertura (S/E)..................................................................................... 70

Figura 3.6 - Alçados (S/E) ....................................................................................................... 70

Figura 3.7 - Corte (S/E) .......................................................................................................... 70

Figura 3.8 - Planta Estrutural da cobertura(S/E) ...................................................................... 73

Figura 3.9 - Envolventes, elementos verticais (S/E) ................................................................. 74

Figura 3.10 - Parede exterior Par.ext1 ..................................................................................... 75

Figura 3.11 - Laje da cobertura (em terraço) ........................................................................... 77

Figura 3.12 - Laje do pavimento térreo .................................................................................... 78

Figura 3.13 - Parede interior Pint.1 ......................................................................................... 79

Figura 3.14 - Ponte térmica plana ........................................................................................... 82

Figura 3.15 - Entradas de ar autorreguláveis. Fonte : S&P ....................................................... 85

Figura 3.16 - Entradas de ar autorreguláveis. Fonte: S&P ........................................................ 85

Figura 3.17 - Curva da instalação (x = Q [m3/s]; y = H [Pa]; F1,F2 – Ponto de funcionamento)

.............................................................................................................................................. 86


xiv

Figura 3.18 - Curvas dos ventiladores , (Fonte: S&P) ............................................................... 86

Figura 3.19 - Condutas de extração nas zonas úteis ................................................................ 87

Figura 3.20 - Unidade exterior (à esquerda); unidade interior VRF (à direita,VC), (Fonte:

Topinformática) ...................................................................................................................... 89

Figura 3.21 – Componente solar térmico, (Fonte: Solterm 5.1/LNEG) ..................................... 91

Figura 4.1 – Escolha da tipologia do edifício ............................................................................ 99

Figura 4.2 – Vista 3D da instalação AVAC (S/E) .................................................................... 101

Figura 4.3 – Necessidade térmica de aquecimento ............................................................... 103

Figura 4.4 – Necessidade térmica de arrefecimento .............................................................. 104


xv

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 3.1 - Dados Climáticos (resumo) .................................................................................. 67

Tabela 3.2 - Zona Climática, Quadro III.1 do RCCTE. ............................................................... 67

Tabela 3.3 – Zona Climática, Quadro III.2 do RCCTE. .............................................................. 68

Tabela 3.4 - Parede exterior (Par.ext1) – parâmetros térmicos ................................................. 75

Tabela 3.5 - Características dos envidraçados. ........................................................................ 77

Tabela 3.6 - Pavimento térreo, parâmetros térmicos ................................................................ 78

Tabela 3.7 - Envidraçados horizontais, parâmetros térmicos .................................................... 79

Tabela 3.8 - Parede interior (Par.int.1), parâmetros térmicos. .................................................. 80

Tabela 3.9 - Classes de inércia térmica ................................................................................... 80

Tabela 3.10 - Perdas térmicas lineares. .................................................................................. 82

Tabela 3.11 - Parede interior – em contacto com o espaço não útil; Cálculo do coeficiente ..... 82

Tabela 3.12 - Dados relativos à seleção dos ventiladores ......................................................... 85

Tabela 3.13 - Características da unidade produtora água fria/quente. ..................................... 87

Tabela 3.14 - Caudais mínimos de ar novo ............................................................................. 93

Tabela 4.1 - Necessidade térmica mensal e anual de aquecimento........................................ 103

Tabela 4.2 - Necessidade térmica mensal e anual de arrefecimento ...................................... 104

Tabela 4.3 - Dados provenientes do RCCTE ........................................................................... 106

Tabela 4.4 - Consumos anuais .............................................................................................. 106

Tabela 4.5 - Valores de referência (RCCTE, pontos 1 e 2 do Artº 15) ..................................... 107

Tabela 4.6 - Classes energéticas para edifícios de acordo com o RSECE (Fonte: Novais, 2009)

............................................................................................................................................ 107

Tabela 4.7 – Classe energética ............................................................................................. 108


xvi

LISTA DE SÍMBOLOS

A Área [m2]

Ap Área útil de pavimento [m2]

e Espessura [m]

GD Graus dias de aquecimento [°C.dia]

Gsul Energia solar média mensal incidente a Sul

HR Humidade relativa [%]

MAQS Consumo médio diário de referência AQS [l]

Msi Massa superficial útil do elemento [kg/m2]

Nic Necessidades nominais de energia útil de aquecimento [kWh/m2]

Nvc Necessidades nominais de energia útil de arrefecimento [kWh/m2]

Nac Necessidades nominais de energia útil para produção de águas quentes sanitárias

[kWh/m2]

Ntc Necessidades nominais globais de energia primária [kWh/m2]

Rse Resistência térmica superficial exterior [m2.ºC/W]

Rsi Resistência térmica superficial interior [m2.ºC/W]

Si Área da superfície interior do elemento i [m2]

Te Temperatura no exterior do espaço [°C]

Ti Temperatura no interior do espaço [°C]

U Coeficiente de transmissão térmica [W/(m2.ºC)]

Condutibilidade térmica [W/m.ºC]

Coeficiente de redução de perdas térmicas para espaços não aquecidos

atm Valor médio da temperatura do ar exterior [ºC]

Fator solar


xvii

LISTA DE ABREVIATURAS

AQS Águas Quentes Sanitárias

ASHRAE American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers

AVAC Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado

BDL Building Description Language

BESTEST Building Energy Simulation Test

CAD Computer Aided Design

CE Certificado Energético

CLTD/SCL/CLF Cooling Load Temperature Difference\Solar Cooling Load Factor\Cooling Load Factor

DCR Ddeclarações de Conformidade Regulamentar

DOE Department of Energy

EPW EnergyPlus Weather file

ESP-r Environmental System Performance Research

FA Fração Autónoma

GEE Gases de efeito estufa

HAP Hourly Analysis Program

HBM Heat Balance Method

IEA International Energy Agency

IEE Indicador de Eficiência Energética

INETI Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação

LNEG Laboratório Nacional de Energia e Geologia

QAI Qualidade do Ar Interior

RCCTE Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

RQSCE Regulamento da Qualidade dos Sistemas Energéticos de Climatização de Edifícios

RSECE Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização dos Edifícios

RTS Radiant Time Series


xviii

LISTA DE ABREVIATURAS (continuação)

SCE Sistema de Certificação Energética

STE Simulação Térmica de Edifícios

TETD/TA Total Equivalent Temperature Differential\Time Averaging

TFM Transfer Function Method

TMY Typical Meteorological Year

TRACE Trane Air Conditioning Economics

TRNSYS TRaNsient SYstem Simulation

UC Unidade Climatizadora

UTA Unidade de Tratamento de Ar

VAC Volume de Ar Constante

VAV Volume de Ar Variável

VRF (VRV) Volume de Refrigerante Variável

XML Extensible Markup Language

XPS Poliestireno Extrudido

S/E Sem Escala


xix


1

1. INTRODUÇÃO

1.1. Enquadramento

As crescentes preocupações ambientais devidas às alterações climáticas e ao aumento da

poluição, um aumento sintonizado em geral com o aumento dos consumos de energia, tiveram o

seu epílogo no Protocolo de Quioto. Este Protocolo teve implicações inequívocas no Sistema de

Certificação Energético português (SCE). Surgiu assim o Regulamento dos Sistemas Energéticos

de Climatização em Edifícios (RSECE) - Decreto-Lei n.º 79/2006, de 4 de Abril. O RSECE integra

um pacote legislativo composto também pelo Decreto-Lei n.º 78/2006 (Sistema Nacional de

Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios - SCE) e Decreto-Lei n.º

80/2006 (Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios – RCCTE),

todos publicados na mesma data e que transpõem para a legislação nacional a Diretiva

2002/91/CE de 16 de Dezembro, relativa ao Desempenho Energético dos Edifícios. O RSECE

(2006), acabou por integrar também as questões da Qualidade do Ar Interior (QAI), indo para

além do previsto na Diretiva, exigindo a monitorização da QAI nos edifícios de serviços durante o

seu funcionamento normal.

Entretanto, entrou em vigor a 1 de dezembro de 2013 a nova legislação do Sistema de

Certificação Energética dos Edifícios (SCE), que transpõe para a ordem jurídica nacional a

Diretiva n.º 2010/31/UE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 19 de maio de 2010, e que

visa assegurar e promover a melhoria do desempenho energético dos edifícios. Assim o Decreto

de Lei 118/2013 de 20 de Agosto, coloca na lei portuguesa a revisão do Sistema de Certificação

Nacional (SCE), Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação (REH) e

Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Comércio e Serviços (RECS) . No

anexo I evidenciam-se as principais alterações. No entanto o estudo apresentado foi elaborado à

luz da penúltima legislação, por ser esta que vigorava à data do seu início e parte do

desenvolvimento.

http://www.adene.pt/sce/legislacao-0


2

Atualmente o sector dos edifícios é responsável pelo consumo de aproximadamente 40% da

energia final na Europa. Mais de 50% deste consumo pode ser reduzido através de medidas de

eficiência energética.

Ante esta situação, os Estados-Membros convencionaram implementar um conjunto de medidas

de modo a promover a melhoria do desempenho energético e das condições de conforto dos

edifícios, através da Directiva n.º 2002/91/CE, com os seguintes objetivos:

Enquadramento geral para uma metodologia de cálculo do desempenho energético

integrado dos edifícios;

Aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético dos novos edifícios;

Aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético dos grandes edifícios

existentes que sejam sujeitos a importantes obras de renovação;

Certificação energética dos edifícios;

Inspeção regular de caldeiras e instalações de ar condicionado nos edifícios e,

complementarmente, avaliação da instalação de aquecimento quando as caldeiras

apresentarem mais de 15 anos.

Com o alcance destes objetivos, pretende-se aumentar a eficiência energética nos edifícios,

potenciar a melhoria da qualidade do ar interior dos edifícios (novos e/ou existentes), reduzir as

emissões de gases com efeito de estufa (GEE), reduzir a dependência externa de energia,

contribuir para o cumprimento do Protocolo de Quioto e informar melhor a população quanto

aos riscos para a saúde.

1.2. Motivação

A necessidade de garantia dos parâmetros de conforto (conforto térmico humano, qualidade de

ar interior (QAI) e eficiência energética) que sustentam o enquadramento legal do RSECE,

suscitam a procura de sistemas ativos de climatização energeticamente mais eficientes, e a

recurso a métodos e/ou soluções de difusão de ar, que melhor satisfaçam os requisitos numa

perspetiva económico-energética.

Por outro lado, as complexas trocas de calor inerentes aos edifícios, tornam o seu cálculo

dependente de um grande número de variáveis, designadamente: a geometria, morfologia e

volumetria do edifício, propriedades físicas dos materiais, clima, envolvente, ocupação e


3

utilização. Esta complexidade e a necessidade da sua simulação favoreceram o aparecimento de

programas de cálculo que permitem a sua modelação de uma forma mais rápida e fiel à

realidade.

Neste contexto, existe já uma variada gama de programas utilizados no setor da climatização, de

elevada utilidade ao nível do projeto. Estes programas começaram por permitir a simulação de

sistemas térmicos simples, mas rapidamente evoluíram para a análise de sistemas de

climatização integrados em edifícios de maior complexidade. No entanto, os modelos para as

simulações deverão conter os detalhes do sistema de climatização e possibilitar a utilização de

perfis de utilização reais e nominais, bem como de dados climáticos reais.

O RSECE veio impor, para os edifícios com área útil superior a 1000 m2, a sua simulação

térmica dinâmica e multizona utilizando programas acreditados pela norma ANSI/ASHRAE 140-

2004.

1.3. Objetivos

Este estudo consiste na realização de uma simulação térmica de um Centro de Dia e Creche,

com o objetivo de aprofundar os conhecimentos no que respeita aos softwares de simulação

energética multizona, e utilizá-los na modelação térmica do presente edifício, em condições de

serviço. O trabalho foi desenvolvido da forma seguinte:

Efetuar uma revisão bibliográfica aos softwares de simulação acreditados para o RSECE

(o unizona STE-LNEG e os multizona, e.g. ENERGYPLUS, TRNSYS, TRACE700,

DOE2.2/eQUEST, CARRIER_HAP), numa perspetiva de identificação e comparação das

metodologias de cálculo e da flexibilidade na utilização e manipulação de dados de

entrada;

Escolher um dos softwares multizona e, utilizá-lo na modelação térmica detalhada de um

edifício que engloba um Centro de Dia e uma Creche;

Fazer uma análise comparativa, crítica aos resultados obtidos com várias soluções para

o Sistema Energético de Climatização.~


4

1.4. Estrutura do trabalho

Aos objetivos enunciados no ponto anterior, procura-se fazer corresponder uma análise com o

adequado detalhe, do ponto de vista térmico e energético, no contexto do edifício em estudo.

Nesse sentido, foi adotada a seguinte estrutura para a organização do trabalho:

O primeiro capítulo inclui o enquadramento geral do trabalho, as motivações, objetivos e, por

fim, a estrutura do trabalho.

No segundo capítulo é apresenta-se uma revisão bibliográfica contendo uma abordagem à

regulamentação térmica de edifícios em Portugal. Descrevem-se os vários regulamentos que se

encontram em vigor. De seguida é apresentada uma breve caracterização dos sistemas de

climatização, de acordo com o fluido térmico utilizado. São exibidos alguns dos métodos de

cálculo de cargas térmicas utilizados nos programas de simulação dinâmica detalhada,

referenciando algumas ferramentas de simulação existentes e mais adequadas ao projeto.

O capítulo 3 corresponde à exposição do caso de estudo, incluindo a descrição do edifício e a

caraterização de todos os aspetos essenciais para os cálculos, estudos e análises subsequentes.

Esta caraterização é feita e enquadrada no âmbito da verificação do RSECE, e em sintonia com o

RCCTE.

No capítulo 4 é feita a simulação térmica e energética do edifício utilizando o software Cypeterm,

que utiliza como motor de cálculo o EnergyPLus, e com recurso ao programa de simulação

simplificada RCCTE-STE do INETI, procura-se realçar as características, capacidades e diferenças

entre os programas.

A dissertação termina no capítulo 5, em que se apresentam as principais conclusões deste

trabalho e apontam-se possíveis propostas de melhoria.

Finalmente acrescem vários anexos (desde o anexo A ao anexo J) onde se representam as

plantas, o dimensionamento da rede de condutas, a inércia térmica, a comparação de resultados

RCCTE/Cypeterm, as listagens do Solterm, os perfis nominais e reais, a terminologia, a

verificação RCCTE – Cypeterm, a nova regulamentação SCE e as peças desenhadas.


5

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Introdução

Os edifícios constituem o local por excelência, onde o Homem vive, se alimenta, dorme, medita,

trabalha e descansa. Devem por isso, garantir no seu interior um ambiente com condições

mínimas de conforto e salubridade para os ocupantes. Para tal, a sua envolvente controla a

passagem da luz exterior, as trocas do ar, o ruído e a energia; entre os ambientes interior e

exterior, existe como que uma “cortina” que garante a satisfação dessas condições mínimas.

Constitui a envolvente do edifício, conjunto de todos os elementos que separam o interior do

exterior, tais como: paredes, coberturas, pavimentos, bem como as aberturas/vãos (portas,

janelas e claraboias – reservando-se a estes últimos um papel de enorme importância no

desempenho energético.

O comportamento do edifício como sistema, depende de todas as variáveis que o constituem,

sendo que o seu consumo energético não é estático, é dificilmente previsível, e assemelha-se a

um processo dinâmico.

Os métodos numéricos para a definição aproximada destes sistemas, desenvolveram-se em

diferentes programas de simulação térmica, que procuram simular estas circunstâncias da

forma mais aproximada possível. Em geral os programas de simulação baseiam-se num

conjunto de equações matemáticas de conservação de massa e energia aplicada a cada zona

térmica (confinada ou não), dado que se entende por zona térmica, um espaço com parâmetros

térmicos idênticos.

A metodologia da simulação dinâmica consiste na análise do desempenho energético e permite

avaliar, de uma forma quantitativa, os consumos de energia do edifício e dos seus sistemas para

determinadas condições de utilização e funcionamento. Concomitantemente, pode-se determinar

aspetos como as necessidades de arrefecimento e aquecimento de um edifício/fração

autónoma, os ganhos internos provenientes da sua utilização e dos elementos exteriores, as

perdas pela envolvente e a separação dos consumos a diferentes níveis. É óbvio que a simulação

dinâmica é uma ferramenta importante para o teste de diferentes hipóteses de solução de

projeto e de alternativas, ante a construção, reabilitação e gestão do conforto nos edifícios.


6

A simulação serve numa primeira abordagem, para determinar o Indicador de Eficiência

Energética (IEE), bem como para o dimensionamento dos sistemas de climatização adotados,

no contexto do RSECE. Pode ainda ser útil para o estudo e indicação de hipotéticas medidas de

melhoria.

Um programa de simulação dinâmica detalhada, carece de acreditação pela norma ASHRAE

140-2004.

Seguidamente, apresenta-se uma revisão bibliográfica da regulamentação térmica de edifícios

em Portugal, tipologias de sistemas de climatização, descrição dos métodos de cálculo de cargas

térmicas em programas.

Figura 2.1 - Consumo de energia final por sector, em 2011, (Fonte: DGEG, 2013)

2.2. Regulamentação térmica dos edifícios em Portugal

O primeiro Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios surgiu em

6 de Fevereiro de 1990, aprovado pelo Decreto-Lei 40/90, foi o primeiro instrumento legal que

impôs requisitos térmicos quer na edificação nova quer em grandes remodelações (RCCTE, p.6).

Este regulamento veio introduzir requisitos que tiveram em atenção a envolvente, o consumo de

energia, o conforto térmico e a ocorrência de condensações superficiais e no interior dos

elementos da envolvente, de que resultavam efeitos patológicos para a construção. Incluía ainda,

exigências e limites para necessidades de arrefecimento no Verão e de aquecimento no Inverno.


7

Após a entrada em vigor do primeiro RCCTE, surgiu a regulamentação sobre os sistemas de

climatização, uma vez que era necessário criar um regulamento que os abrangesse. Em 1992,

foi publicado no Decreto-Lei 156/92 de 29 de Julho, que não chegou a ser aplicado e que visava

regulamentar os sistemas de climatização em edifícios. O RSECE foi aprovado em 7 de Maio de

1998 com o Decreto-Lei 118/98, e veio substituir o Decreto-Lei 156/92 de 29 de Julho. Este

consistia numa revisão e atualização Decreto-Lei 156/92, e incluía sistemas de Aquecimento,

Ventilação e Ar Condicionado. Estabeleceu limites na potência instalada e restrições na

instalação e utilização dos equipamentos.

O RSECE aplicava-se a todo o edifício ou zona independente com equipamentos térmicos em

que a potência térmica nominal de aquecimento ou arrefecimento fosse superior a 25 kW, ou

em que a soma das potências térmicas nominais para aquecimento e arrefecimento fosse

superior a 40 kW, ficando entretanto excluídos os edifícios para fins industriais.

A Directiva n.º 2002/91/CE, surge a 16 de Dezembro de 2002, de forma a tentar integrar

critérios ao nível comunitário, no que se refere ao desempenho energético em edifícios.

Os objetivos principais desta Diretiva são a criação de uma metodologia de cálculo do

desempenho energético integrado dos edifícios, a certificação energética dos edifícios, a

inspeção periódica de caldeiras e instalações de ar condicionado (AVAC) , inclui ainda a

avaliação da instalação de aquecimento cuja caldeira ultrapasse os 15 anos de vida útil. Na

sequência desta diretiva e no sentido de melhorar o desempenho energético dos edifícios, são

publicados em Portugal a 4 de Abril de 2006 os Decretos-Lei n.º 78/2006 (SCE), o Decreto-Lei

n.º 79/2006 (RSECE) e o Decreto-Lei n.º 80/2006 (RCCTE), legislação atualmente em vigor.

De acordo com o Decreto-Lei n.º 78/2006 de 4 de Abril (SCE), o estado assegura a melhoria do

desempenho energético e da qualidade do ar interior dos edifícios através do Sistema Nacional

de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios, implementando um

sistema de certificação energética. É de facto uma das principais inovações, dado que visa a

“etiquetagem” da qualidade dos edifícios ao nível do desempenho energético, em vários

momentos: construção, arrendamento e/ou venda. O sistema de certificação abrange também

todos os grandes edifícios públicos e dos edifícios frequentemente visitados pelo público. Para os

edifícios existentes o SCE, permite e incentiva a propor medidas de melhoria de desempenho

energético, a implementar pelo proprietário.


8

A recente regulamentação resultante da transposição da Diretiva n.º 2002/91/CE teve um

alcance nacional e constitui um passo marcante, para o qual contribuiu inequivocamente o

Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios (SCE) -

Decreto-Lei n.º 78/2006 de 4 Abril, que é um dos três pilares sobre os quais assenta a nova

legislação relativa à qualidade térmica dos edifícios em Portugal, a par do Regulamento das

Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE), Decreto-Lei n.º 80/2006 de 4

Abril, e do Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização dos Edifícios (RSECE),

Decreto-Lei n.º79/2006 de 4 Abril. Estes três Regulamentos no seu conjunto, o SCE, o RCCTE e

o RSECE definem critérios e métodos para verificação da aplicação efetiva das imposições

regulamentares às novas edificações bem como aos imóveis existentes abrangidos pela

legislação.

2.2.1.1. Organização e funcionamento do Sistema de Certificação

Energética (SCE)

O SCE, pretende assegurar a aplicação da legislação regulamentar relativa às condições de

eficiência energética, à utilização de sistemas de energias renováveis e às condições de garantia

da qualidade do ar interior; preconizar medidas corretivas/melhoria de desempenho energético

nos edifícios e respetivos sistemas energéticos, bem como certificar a qualidade do ar interior e

o desempenho energético nos edifícios.

A gestão do SCE é da responsabilidade da Agência para a Energia (ADENE). Esta entidade tem a

seu cargo, aprovar o modelo dos certificados de desempenho energético e da qualidade do ar

interior nos edifícios; facultar o acesso a toda a informação relativa aos processos de certificação

aos peritos respetivos; e criar uma bolsa de peritos qualificados do SCE, além de manter

informação atualizada.

2.2.1.2. Certificado energético de edifícios

A certificação energética visa melhorar a eficiência energética dos edifícios, definir requisitos de

conforto térmico, de higiene dos espaços interiores e de eficiência dos sistemas de climatização


9

de acordo com a sua utilização e garantir uma boa qualidade do ar interior. Os utentes têm a

possibilidade de comprovar a correta classificação atribuída sob o ponto de vista térmico e de

conforto, bem como da qualidade do ar interior. Também permite adquirir informação relativa ao

desempenho energético dos edifícios em condições nominais de utilização, para padrões de

utilização típicos.

Nos edifícios existentes, o certificado energético faculta informação acerca das medidas de

melhoria de desempenho energético e da qualidade do ar interior.

Figura 2.2 - Etiquetagem para classificar equipamentos (à esquerda) e edifícios (à direita), no contexto da

eficiência energética

2.2.2. RCCTE

RCCTE - Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

O RCCTE analisa sob a perspetiva das necessidades energéticas as estações de aquecimento e

de arrefecimento, individualmente, mantendo requisitos de funcionamento em função de casa

zona climática. A sua influência incide principalmente ao nível das características da envolvente,

limitando as perdas térmicas e controlando os ganhos solares excessivos. É contabilizada a

energia necessária para produção de águas quentes sanitárias, impondo limites aos consumos

energéticos da habitação (na climatização e produção das AQS). O RCCTE pressupõe a

instalação de coletores solares térmicos para aquecimento das AQS, desde que os edifícios


10

possuam exposição solar adequada e fomenta a utilização de sistemas energéticos com menor

impacto ao nível do consumo de energia primária.

2.2.3. RSECE

RSECE - Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização dos Edifícios

O RSECE surgiu na sequência da criação do SCE devido à necessidade de melhorar e atualizar a

legislação de modo a implementar nos edifícios medidas de racionalização de energia,

fomentando a poupança nos sistemas energéticos dos edifícios e seus utilizadores.

Concomitantemente, a não existência de requisitos quanto a valores mínimos de renovação do

ar interior, e o baixo controlo quer da manutenção, quer da conformidade do desempenho das

instalações com o projeto aquando da sua receção, tem levado ao aparecimento de problemas,

alguns com impacte ao nível da saúde pública (D.L.79/06, p.2416), são factos que justificaram

uma resposta por parte do RSECE quando definiu um conjunto de requisitos aplicáveis a

edifícios de serviços e de habitação dotados de sistemas de climatização, os quais, abrangem

também a eficiência e manutenção dos sistemas de climatização dos edifícios, impondo

igualmente à realização de auditorias periódicas aos edifícios de serviços.

Como acima fora mencionado, a qualidade do ar interior surge também como um requisito deste

regulamento ao nível das taxas de renovação nos diferentes espaços bem como a concentração

máxima de poluentes. As condições de conforto térmico e de higiene que devem ser requeridas

nos diferentes espaços dos edifícios, em consonância com as respetivas funções, a imposição de

regras de eficiência aos sistemas de climatização que permitam melhorar o seu desempenho

energético efetivo e a garantia dos meios para a manutenção de uma boa qualidade do ar

interior, tanto a nível do projeto como a nível da sua instalação e durante o seu funcionamento,

através de uma manutenção adequada são pressupostos que estiveram na origem da revisão do

RSECE. Outros objetivos alcançados consistem na melhoria da eficiência energética global dos

edifícios, em todos os tipos de consumos de energia que neles têm lugar (incluindo os consumos

de climatização), promovendo a sua limitação efetiva para padrões aceitáveis, nos edifícios

existentes, nos edifícios a construir ou nas grandes intervenções de reabilitação de edifícios

existentes, e em última análise, monitorizar com regularidade as práticas da manutenção dos

sistemas de climatização.


11

2.2.3.1. Tipos de edifícios abrangidos pelo RSECE

O RSECE abrange as seguintes tipologias de edifícios:

Grandes edifícios ou frações autónomas de serviços, existentes e novos com área útil

superior a 1000 m2, ou no caso de edifícios do tipo centros comerciais, hipermercados,

supermercados e piscinas aquecidas cobertas, com área superior a 500 m2;

Edifícios Novos de habitação ou cada uma das suas frações autónomas com sistemas

de climatização com potência instalada superior a 25 kW;

Novos e existentes pequenos edifícios ou frações autónomas de serviços com sistemas

de climatização com potência instalada superior a 25 kW;

Sistemas de climatização novos a instalar em edifícios ou frações autónomas existentes,

de serviços ou de habitação, com potência instalada igual ou superior a 25 kW em

qualquer tipologia de edifícios;

Grandes intervenções de reabilitações relacionadas com a envolvente, as instalações

mecânicas de climatização ou os demais sistemas energéticos dos edifícios de serviços;

Ampliação dos edifícios existentes em que a intervenção não atinja o limite definido para

ser considerada uma grande intervenção de reabilitação.

De entre os três principais Regulamentos provenientes da Diretiva 2002/91/CE de 26 de

Dezembro, o RSECE exerce grande influência ao nível do projeto e manutenção dos sistemas de

climatização, principalmente no que se refere aos edifícios de serviços novos e aos existentes. O

Regulamento impõe que:

O sistema seja centralizado sempre que a soma das potências de aquecimento ou de

arrefecimento do edifício seja superior a 100 kW, dado que a potência instalada

prométio (Pm) é atualmente de 25 kW;

A soma seja feita para as frações autónomas que tenham o mesmo tipo de uso;

Se alguma das frações autónomas de um edifício de serviços tiver unidades individuais

com uma potência total instalada, seja de aquecimento ou arrefecimento, superior a 12


12

kW, o sistema de climatização do edifício terá de ser centralizado mesmo que a potência

total seja inferior a 100 kW;

A verificação do cumprimento da norma EN 378-1 referente a “Sistemas frigoríficos e

bombas de calor - Requisitos de segurança e proteção ambiental” seja efetuada.

2.3. Sistemas de Climatização

2.3.1. Introdução

A climatização destina-se a promover as condições desejáveis de temperatura, humidade e de

qualidade do ar (interior) – conforto térmico, necessárias para o bem-estar do ser humano, no

interior dos edifícios, recorrendo para isso ao uso de uma ou mais fontes de energia que

permitam obter as condições de conforto térmico.

Na nova legislação, é estipulado que os novos sistemas de climatização deverão privilegiar o uso

eficiente da energia e o recurso a fontes de energia renováveis, e sempre que possível, pelo

recurso às soluções passivas.

Consoante as necessidades energéticas, serão então considerados os sistemas ativos de

climatização auxiliares para a manutenção das condições térmicas necessárias. Para determinar

uma estimativa das necessidades energéticas inerentes aos sistemas ativos deve recorrer-se à

simulação dinâmica do edifício com o auxílio de um software específico.

O dimensionamento eficiente de um sistema ativo de climatização depende da correta

caracterização das cargas térmicas internas (ocupantes, iluminação, equipamentos, renovações

de ar e outras cargas eventuais) e cargas térmicas externas (condições climatéricas, infiltrações,

geometria da arquitetura, materiais utilizados na construção, tecnologias de climatização

utilizadas, etc.). Um sistema de climatização deve ser dimensionado de acordo com as cargas

térmicas existentes/contabilizadas.

Os processos de transferência de calor utilizados nos sistemas de climatização existentes são a

convecção, a condução e a radiação.


13

2.3.2. Caracterização de sistemas

Os sistemas de climatização podem ser agrupados em individuais, centralizados e semi-

centralizados.

Nos sistemas individuais, os equipamentos de produção de calor ou de frio são compactos,

fabricados em série, utilizam o sistema de expansão direta de um fluido refrigerante, servem

apenas um local e estão localizados próximos dos ambientes que condicionam.

Nos sistemas centralizados, os equipamentos de produção de frio e de calor estão situados em

local técnico distinto dos locais condicionados. Estes sistemas podem servir vários locais através

da distribuição do fluido de transferência de energia (ar, água ou fluido refrigerante) através dos

equipamentos terminais em contacto direto com o ambiente dos locais a climatizar.

Há autores que admitem um terceiro grupo específico - sistemas semi-centralizados, também

designado por sistemas modulares. Incluem-se neste caso, os sistemas de volume de

refrigerante variável (VRF). Apenas existe um circuito: o refrigerante (primário) vai até aos locais

a climatizar.

Estes sistemas não podem ser diretamente classificados como centralizados, pois é um sistema

que serve um conjunto de zonas de um edifício e que pode ser facilmente ampliado. Um sistema

VRF pode climatizar normalmente entre quatro a sessenta e quatro zonas distintas (interiores),

sendo constituído por uma unidade exterior apenas (vd.figura 2.3).

Figura 2.3 - Sistema VRF de 3 tubos com recuperação de energia (Fonte: Chaves, 2010)

Existem inúmeros tipos de sistemas AVAC e formas de serem utilizados. Em cada situação, o

projetista deve considerar as características de cada tipo de sistema, e eleger qual a melhor

solução a escolher.


14

A área servida pelo sistema e o local onde é inicialmente produzido o calor ou o frio estão na

base da formação dos três grupos. Porém, podem também classificar-se os sistemas de acordo

com a sua construção e tipo de funcionamento.

No entanto, o RSECE impõe restrições ao uso de sistemas individuais, e considera apenas a

existência de dois grandes grupos, os sistemas individuais e os sistemas centralizados. Um

sistema centralizado serve a totalidade ou a maioria do edifício, e o circuito primário encontra-se

num local próprio (zona técnica), a que apenas tem acesso o pessoal responsável pela condução

e manutenção do sistema. A climatização dos locais é efetuada através dum fluido térmico,

distinto ou não do fluido que circula no circuito primário.

Por outro lado, um sistema individual pode ser considerado um aparelho ou conjunto de

aparelhos distintos, servindo cada um apenas um espaço de um edifício. Estão neste caso os

aparelhos de janela e os aparelhos “splits”

2.3.3. Classificação dos sistemas quanto ao fluido térmico

2.3.3.1. Sistemas “Tudo-Ar”

Nestas instalações o ar é previamente tratado (aquecido ou arrefecido) numa Unidade de

Tratamento de Ar (UTA) e depois distribuído por uma rede de condutas pelos locais a climatizar.

Estes sistemas de instalações, podem ser classificadas em função da velocidade experimentada

pelo ar nas condutas, em instalações de baixa velocidade ou de baixa pressão (velocidades até 8

m/s) e em instalações de alta velocidade ou de alta pressão (onde a velocidade pode atingir os

14 m/s, sendo assim necessário utilizar “caixas de expansão” e dispositivos de insuflação

especiais).

As instalações Tudo-Ar requerem condutas de grandes dimensões, tanto maiores quanto maior

for a carga térmica e quanto menor for a velocidade do ar (sendo que, menor velocidade do ar

conduz a menor ruído), o que implica um aumento das dimensões das “couretes” e de tetos

falsos. Assim, além de ter um custo mais elevado na construção civil, só podem ser instaladas

quando no projeto de arquitetura são previstas essas passagens especiais, estas instalações são

pouco flexíveis às variações de carga térmica e ainda, normalmente, não permitem o controlo


15

individual da temperatura em cada uma das divisões climatizadas, e quando o permitem é com

limitações.

Os sistemas tudo-ar podem ser classificados em:

Sistemas com volume de ar constante (VAC);

Sistemas com uma só zona;

Sistemas com várias zonas (com baterias de reaquecimento);

Sistemas com volume de ar variável (VAV);

Sistemas com duas tubagens.

2.3.3.2. Sistemas com volume de ar constante (VAC)

Nos sistemas do tipo Volume de Ar Constante (VAC). O caudal de ar a insuflar é constante e o

sistema permite alterar as condições de insuflação do ar de forma a garantir a remoção da carga

térmica existente.

Este sistema, embora muito simples, tem vindo a cair em desuso dado os elevados consumos

de energia para a ventilação. Nestes sistemas, com caudal de ar constante, podem existir

sistemas com uma só zona ou com várias zonas.

Nos sistemas com uma só zona o ar é tratado na UTA e posteriormente é distribuído por uma ou

mais divisões, através da rede de condutas. Quando existe mais do que uma divisão todas

receberão o ar no mesmo estado.

Recomenda-se este tipo de instalação para climatizar locais de grande volume.

“Quando se refere a um edifício com várias divisões o caudal de ar insuflado em cada uma delas

deverá ser proporcional às respetivas cargas térmicas quer de aquecimento ou de arrefecimento.

O sistema de controlo em geral atua sobre as baterias de aquecimento ou de arrefecimento da

UTA, em função da temperatura do ar na conduta de retorno, que é onde se obtém a

temperatura média das divisões climatizadas.

Se existir controlo da humidade relativa do ar, o sistema de controlo também irá atuar sobre um

humidificador (para humidificar) ou sobre a bateria de arrefecimento (para desumidificar) em

função da humidade relativa do ar na conduta de retorno” ( Gomes, 2012). Na figura 2.4 está

representado o esquema de princípio de funcionamento deste tipo de instalação.


16

Figura 2.4 - Diagrama de princípio de funcionamento de um sistema de climatização “tudo ar” de uma só

zona (Fonte: Gomes, 2012)

Qualquer sistema de climatização terá que ter associado um sistema de extração de ar viciado, o

que significa que o caudal de ar aspirado é praticamente sempre inferior ao caudal de ar

insuflado. Os locais do edifício a climatizar, deverão ficar pois em ligeira sobrepressão em

relação ao exterior, a fim de evitar ou minimizar as infiltrações de ar não tratado.

Este tipo de instalação tem as desvantagens de não permitir o controlo da temperatura em cada

uma das divisões e de não ter a capacidade de se adaptar às variações de carga térmica que se

podem apresentar em cada uma delas, de acordo com Roriz (2007).

Os sistemas com várias zonas são adequados para edifícios que possuam diferentes fachadas

com diferentes orientações e em que, nas meias estações, umas possam necessitar de

arrefecimento e outras de aquecimento ou em espaços com uma carga térmica interna elevada

e com flutuações repentinas e de grande intensidade.

2.3.3.3. Sistemas com volume de ar variável (VAV)

Nas instalações de Volume de Ar Variável (VAV), a temperatura do ar insuflado é constante,

variando o caudal de ar insuflado de forma a garantir a remoção da carga térmica existente.

Sendo que este sistema apresenta uma deficiente insuflação quando a carga térmica a remover


17

é reduzida, assim como problemas de equilíbrio do sistema se a carga térmica a remover em

diferentes zonas for bastante variável. No entanto, este sistema foi objeto de uma melhoria com

a introdução de na sua conceção de um pleno de retorno, que elimina os problemas descritos.

Neste sistema, a variação do caudal, é feita nas unidades terminais, o que permite compensar a

carga térmica de cada local. Para situações em que as cargas térmicas de diferentes locais do

mesmo edifício sofram flutuações diferentes umas das outras, estes sistemas são especialmente

indicados.

“Assim, em regime de arrefecimento, o ar é insuflado, por exemplo, à temperatura constante de

15°C, se a temperatura ambiente aumenta, como resultado do aumento das fontes internas de

calor (por exemplo, o número de pessoas) o caudal de ar é aumentado, no caso contrário é

diminuído até atingir o valor mínimo” (Gomes, 2012).

O esquema de princípio de funcionamento deste tipo de instalação está representado na figura

2.5. Cada local ou cada zona possui um termostato de ambiente eletrónico, que abre ou fecha

parcialmente, os reguladores de débito variável de ar de acordo com a variação de temperatura.

Figura 2.5 - Diagrama de instalação do tipo VAV (Fonte: Gomes, 2012).

Nas instalações do tipo VAV, o caudal de ar aspirado deve “acompanhar” as flutuações do

caudal de ar insuflado de forma a evitar a ocorrência de variações de pressão indesejáveis na

zona.

Como variante dos sistemas VAV, destaca-se o Sistema de Temperatura Variável (VTV), com

interesse no aspeto energético; possui um pleno (“bypass”) ao retorno, e admite a variação da


18

temperatura do caudal principal, tem como desvantagem a existência de um sistema de controlo

no seu funcionamento.

2.3.3.4. Sistemas com duas condutas de insuflação

O ar após ser submetido a um pré-tratamento adequado na UTA, é distribuído por duas

condutas, sendo uma delas equipada com uma bateria de aquecimento e a outra com uma

bateria de arrefecimento.

Estes sistemas são adequados para a climatização de edifícios com um grande número de

divisões e com cargas térmicas muito distintas.

Figura 2.6 - Diagrama de instalação do sistema “tudo ar” com duas condutas de insuflação (Fonte:

Gomes, 2012)

Estes sistemas podem funcionar em alta ou de baixa pressão, no entanto, são em geral do tipo

de alta pressão com o objetivo de reduzir a secção das condutas. A sua maior vantagem consiste

em permitir uma compensação mais eficaz das cargas térmicas de cada um dos

compartimentos do edifício pela variação da temperatura do ar insuflado.

Os principais inconvenientes deste tipo de sistema são o seu custo elevado, um maior espaço

ocupado pela rede de condutas, a existência de consumos de energia elevados, o elevado nível

de ruído e ainda a exigência de uma regulação e controlo complexos (Roriz, 2007).


19

2.3.4. Sistemas do tipo “Tudo – Água”

Neste sistema, calor ou frio são levados ao local a climatizar, respetivamente por água quente ou

água refrigerada (Chaves, 2009). A água é previamente aquecida ou refrigerada. Os diversos

tipos de soluções existentes, estão conotados com a possibilidade de poder ou não existir

arrefecimento e aquecimento em simultâneo, bem como com o equilíbrio do sistema. Os

radiadores e os convectores são unidades terminais de distribuição de calor em sistemas de

vapor e de água a baixa temperatura. Os convectores fornecem calor através da combinação de

dois processos: radiação e convecção, e desta forma mantêm a temperatura do ar dentro dos

valores pretendidos; sendo que os radiadores também incluem o processo de condução.

2.3.5. Sistemas a “Ar - água”

Trata-se de sistemas alternativos aos sistemas “tudo-ar”. Estes, consistem na .utilização da água

como fluído intermédio para transportar a energia calorífica até aos locais a climatizar (Roriz,

2007).

As cargas térmicas dos vários locais são compensadas (individualmente) por um equipamento

local que arrefece ou aquece o ar ambiente a partir da água, arrefecida ou aquecida

respetivamente.

Os equipamentos locais podem ser pequenas unidades de tratamento de ar, tais como os

ventiloconvectores, injetoconvectores ou vigas arrefecidas, conforme possuam ou não ventilador,

ou ainda uma rede de tubos integrada no pavimento, nas paredes ou no teto do compartimento.

Na figura 2.7, está representado um sistema “Ar-Água”.


20

Figura 2.7 - Sistema ar-água.

O ar tratado assegura a taxa de renovação necessária enquanto que a água assegura a remoção da carga

térmica interior (Fonte: Chaves, 2006)

Os sistemas que utilizam a água como fluido intermédio permitem uma regulação individual da

temperatura em cada local climatizado, exceto os sistemas a dois tubos, estes não permitem a

seleção entre frio e calor simultaneamente (Roriz, 2007). Estes sistemas podem dividir-se em:

a) Climatização usando pavimentos radiantes (refrigerados ou aquecidos);

b) Climatização com paredes ou tetos radiantes (refrigerados ou aquecidos);

c) Sistemas de climatização com ventiloconvectores, injetoconvectores ou vigas arrefecidas.

As vigas arrefecidas, podem-se classificar em sistemas com dois ou quatro tubos.

Neste sistema, a água é aquecida numa unidade central - caldeira ou bomba de calor. O

arrefecimento é feito por um chiller. Quando o grupo arrefecedor de água é reversível (bomba de

calor) ele pode efetuar o arrefecimento da água no Verão e o seu aquecimento no Inverno. O

sistema a quatro tubos permite diferenciar as condições de climatização entre espaços

adjacentes, isto é, permite ter frio e calor em simultâneo, além de ser possível regular as

temperaturas individualmente em cada zona (Gomes, 2012).

2.3.6. Sistemas com ventiloconvectores

Os ventiloconvectores são pequenas unidades de tratamento de ar terminais, compostas por:

- um filtro de ar;


21

- um ventilador;

- um ou dois permutadores, integrados numa estrutura adequada, e equipados com os

respetivos acessórios.

Um motor elétrico aciona o ventilador, e pode ter até três velocidades.

Os ventiloconvectores ilustrados na Figura 2.1, podem ser instalados em consola (na vertical e

por encosto a uma parede) com móvel, incluindo caixa exterior ou em teto falso, na horizontal e

sem caixa exterior.

a) Ventiloconvector vertical com móvel b) Ventiloconvector vertical sem móvel

c) Ventiloconvector horizontal (sem móvel)

Figura 2.8 Exemplos de ventiloconvectores (Fonte: Gomes, 2012).

De modo a garantir a renovação de ar de cada local o ar novo pode ser introduzido de uma das

seguintes formas:

O ar passa diretamente através de uma abertura efetuada na parede exterior, provida

de uma grelha exterior com registo de regulação de caudal de ar;

Por um sistema complementar, incorporado na UTA, que trata o ar novo centralmente.

Este depois é distribuído através da rede de condutas e insuflado nos locais através de

difusores ou grelhas;

Por um sistema idêntico ao anterior, só que o ar novo é inserido no próprio

ventiloconvector.


22

2.3.6.1. Sistemas com injetoconvectores

Os injetoconvectores, são pequenas unidades de tratamento de ar semelhantes aos

ventiloconvectores mas em que o ar novo (ar primário) é injetado a alta velocidade de forma a

criar um efeito de indução no ar da divisão (ar secundário). Devido a uma significativa dissipação

do calor, levaram a que estes quase desaparecessem tendo sido substituídos por vigas

arrefecidas.

Nos injetoconvectores não existe a possibilidade de fazer variar o caudal de ar.

2.3.6.2. Sistemas com vigas ativas

São unidades terminais de difusão de ar que incluem baterias de água arrefecida (14-18ºC) e/ou

água quente (Máximo 60ºC) que funcionam segundo o principio da indução de ar. Conseguem

insuflar ar no ambiente numa relação de 1 para 5 ou seja com 20% de ar-primário induzir 80%

de ar ambiente.

As vigas ativas insuflam ar primário tratado proveniente de uma unidade de tratamento central

de modo a manter a qualidade do ar ambiente fornecendo simultaneamente aquecimento ou

arrefecimento através de baterias de água.

O ar primário tratado é introduzido através de mini-injetores na câmara de mistura, como

consequência dá-se uma admissão de ar secundário induzido através da grelha frontal que é

“obrigado” a atravessar a bateria de água para a dita câmara de mistura. Aqui dá-se a “mistura”

com o ar primário que é forçado a sair horizontalmente no ambiente através de ranhuras laterais

pelo princípio do efeito de teto – ou efeito de Coanda.

A insuflação horizontal no ambiente é radial e resulta numa distribuição do tipo “Ar de mistura”.

A velocidade do ar de insuflação deve ser dimensionada de modo a provocar a maior indução

possível do ar ambiente sem contudo dar origem a velocidades residuais de ar na zona ocupada

superior a 0,2 m/s conforme figura nº 2.9, abaixo. Este sistema é adequado para espaços com

tetos exíguos, devido à sua pequena altura da conduta.


23

Figura 2.9 Conceito de zona ocupada , à esquerda (Fonte: Nunes, 2012); sistema de aquecimento e

arrefecimento com vigas ativas, à direita (Fonte: Trox, 2011).

2.3.7. Sistemas radiantes

2.3.7.1. Sistemas com pavimento radiante

Os sistemas de climatização por pavimento radiante (Anexo E) utilizam tubagens embebidos na

camada de regularização dos pavimentos, por onde passa água aquecida no Inverno e

refrigerada no Verão.

Estes sistemas são principalmente vantajosos para aquecimento, na medida em que

proporcionam uma distribuição de temperaturas no espaço aquecido muito próxima da ideal,

com valores ligeiramente superiores junto ao pavimento e ligeiramente mais baixos nas camadas

superiores, Roriz (2007).

2.3.7.2. Sistemas com teto e/ou paredes radiantes

Os sistemas de climatização por teto radiante ou paredes radiantes (Figura 2.10), são formados

por uma rede de tubos embebidos nas paredes ou fixados em placas que forram as paredes ou

integram o teto falso. O princípio de funcionamento baseia-se na troca de calor ou frio por

radiação com o ambiente circunstante, através das superfícies das paredes e/ou tetos. É

habitual utilizar este sistema para fins de arrefecimento (Roriz, 2007).


24

Figura 2.10 Sistema de aquecimento e arrefecimento com paredes e teto radiante (Fonte: Gomes, 2012).

2.3.8. Sistemas de Expansão Direta

2.3.8.1. Sistemas do tipo “Tudo – Fluido Frigorigéneo”

Nestes sistemas o arrefecimento e/ou aquecimento ambiente é efetuado por expansão direta do

fluido frigorigéneo, isto é, os aparelhos de ar condicionado cujo fluido frigorigéneo recebe ou

liberta o calor diretamente de ou para a divisão a climatizar (Gomes, 2012).

Neste tipo de sistemas estão incluídos os equipamentos VRF (variable refrigerant flow) ou VRV

(Volume de Refrigerante Variável, Daikin), Split e Multi-split, bem como os aparelhos de janela. O

fluído primário e o fluído térmico são iguais.

2.3.8.2. Sistemas do tipo Volume de Refrigerante Variável (VRF)

É uma tecnologia recente no universo da climatização, trata-se do sistema de volume de

refrigerante variável (VRF). É um sistema de fluxo de gás refrigerante variável e consiste num

condensador dotado de compressor scroll com velocidade variável, via um controlador de caudal

denominado inversor de frequência (Inverter). O Inverter, é um componente que através da

variação da frequência da energia fornecida ao compressor permite controlar o caudal

adequando-o às variações de necessidade da carga térmica durante o dia. No sistema VRF, cada


25

unidade condensadora pode “manejar” uma quantidade máxima de evaporadoras (dependendo

do modelo e fabricante). Isto permite ao sistema manter um equilíbrio constante entre a

necessidade do sistema e a “capacidade” fornecida a cada unidade evaporadora.

O sistema VRF apresenta como vantagens:

- controlo individual por ambiente;

- não desfigura as fachadas dos prédios;

- maior parte da manutenção é feita no ambiente externo;

- atende ambientes internos;

- consumo nulo quando desocupado;

- baixo nível de ruído;

- pequena dispersão em torno da temperatura desejada;

e como desvantagens:

- não se ajusta as necessidades específicas do ambiente (projetado para fator de calor sensível

padronizado);

- as longas tubagens de fluído frigorigéneo;

- A possibilidade de fuga de fluído frigorigéneo no interior do edifício, podendo causar intoxicação

dos ocupantes.

O sistema VRF corresponde a uma evolução do sistema split individual, com maior capacidade,

com um menor consumo de energia, capaz de ajustar as unidades internas à carga total do

sistema.

Este tipo de sistema (Figura 2.4 e 2.5) é semelhante aos sistemas “multi-split”, permitindo a

ligação de um maior número de unidades interiores a uma única unidade exterior. É adequado

para edifícios onde durante o aquecimento existam divisões que necessitem de arrefecimento

devido às cargas internas e/ou à radiação solar. O VRF é um sistema de ar condicionado central

do tipo Multi – Split. Este sistema foi especialmente desenvolvido para edifícios de médio e


26

grande porte. Neste sistema é possível controlar a temperatura de cada unidade interior

permitindo haver divisões com temperaturas distintas. Esta é a grande diferença do sistema VRF

para o multi-split.

Tal como o sistema multi-split, possui apenas uma unidade externa ligada a múltiplas unidades

internas trabalhando individualmente por ambiente, este ao contrário do multi-split pode chegar

até 64 equipamentos.

Figura 2.11 Exemplo de uma instalação de um sistema VRF (Fonte: Gomes, 2012).

Figura 2.12 - Sistema VRF de 3 tubos com recuperação de energia (Fonte: Chaves, 2009).


27

2.3.8.3. Sistemas “multi-split”

Estes sistemas são constituídos por uma unidade exterior à qual podem ser ligadas várias

unidades interiores, tal como indicado na Figura 2.12. Como limitações deste sistema devem

mencionar-se as que decorrem das distâncias entre cada uma das unidades interiores e a

unidade exterior, e ainda relativamente ao comprimento total de tubagem utilizada. Estas

limitações estão associadas à recuperação do óleo, que é arrastado pelo fluido frigorigéneo

novamente para o compressor.

Figura 2.13 - Exemplos de uma instalação de um sistema “multi-split” (Fonte: Thermwatt, 2013).

2.3.8.4. Sistemas individuais

As unidades individuais, geralmente do tipo “split”, só devem ser utilizadas para climatizar uma

só divisão ou para várias divisões, sempre que estas estejam demasiado afastadas para se

utilizar outro sistema alternativo.


28

Figura 2.14 - Aspeto de um sistema “mono-split” (Fonte: Thermwatt, 2013)

2.3.9. Sistemas do tipo Elétrico

Neste tipo de sistema é realizado o aquecimento, não havendo qualquer tipo de controlo sobre a

humidade e velocidade do ar. As tipologias mais comuns são os acumuladores elétricos e os

pavimentos radiantes.

Figura 2.15 - Ventiloconvector (à esquerda) e acumulador elétrico (à direita), (Fonte:Thermowatt, 2013).


29

2.4. Cargas térmicas: Métodos de cálculo em programas

As cargas térmicas são parâmetros inevitáveis na conceção (eficiente) e seleção de sistemas de

climatização. Estas cargas permitem refletir com mais ou menos rigor, nos cálculos do projeto

as características térmicas reais e nominais de um espaço arquitetónico a climatizar.

A quantificação das cargas térmicas de cada compartimento deve ter em conta as trocas de

calor através das superfícies envolventes, as que resultam da renovação do ar dos

compartimentos e as que resultam da utilização específica do espaço. Neste sentido seguiram-se

as metodologias de cálculo aconselhadas pela “ASHRAE” (associação internacional fundada em

1894 numa reunião de engenheiros em Nova Iorque). Trata-se de uma organização que veio

sistematizar o conhecimento e desenvolvimento tecnológico no domínio da climatização, e cujo

principal objetivo é promover a conservação e redução dos consumos de energia bem como a

redução de custos, por meio de práticas de construção sustentável e comportamento dos

utilizadores. A sua incidência principal dá-se na área da refrigeração, do aquecimento, da

ventilação e do ar condicionado.

As cargas térmicas de arrefecimento e aquecimento resultam dos diferentes processos de

transferência de calor: Por condução, convecção e radiação através da envolvente do edifício,

bem como através da geração interna de ganhos térmicos nas zonas a climatizar. As cargas

térmicas são maioritariamente influenciadas pelo parâmetros seguintes (Alves, 2011):

- Externos: paredes, coberturas, pavimentos, vãos envidraçados e claraboias;

- Internos: iluminação, ocupação e equipamentos;

- Infiltrações: fuga de ar e migração de humidade de umas zonas para outras;

-Sistema de climatização: ar novo (exterior), possíveis fugas nas condutas, recuperação de

energia, ventilação e bombagem.

É prática comum calcular as cargas térmicas em duas etapas, na primeira considera-se os

ganhos ou perdas de calor (envolvente, envidraçados e infiltrações) e a geração interna na zona

(ocupação, iluminação e equipamentos), e na segunda etapa, considera-se a extração (ou

introdução) desta carga térmica a partir do sistema de climatização. O grande objetivo dos

http://en.wikipedia.org/wiki/Engineers


30

métodos de cálculo de cargas térmicas é quantificar os efeitos transientes de inércia que afetam

o intervalo de tempo entre os ganhos de energia radiativa e a transformação dos mesmos em

carga térmica a ser removida.

Para servir diversas zonas independentes, através de um sistema de climatização que permite o

um determinado controlo de temperatura, individual em cada zona, deve garantir o tratamento

da carga térmica máxima, verificada num dia de projeto - dia do ano com as condições

climáticas mais extremas, o que resulta na solicitação máxima do sistema de climatização,

obtida através das cargas térmicas de todas as zonas, e ainda tem de assegurar os picos de

carga individuais de cada zona individualmente.

Os métodos mais comuns utilizados na contabilização de cargas térmicas de edifícios, são os

métodos dos fatores de resposta térmica e os métodos que utilizam funções de transferência

para a condução (CTF) – Conduction Transfer Functions. O método CTF, recomendado pela

ASHRAE, é a ferramenta mais recente, disponível atualmente, para a análise térmica hora a hora

de edifícios. Este método é adaptável à programação, sendo que é possível descrever o fluxo de

calor transiente através das paredes, utilizando poucos coeficientes e com boa precisão.

O método das funções de transferência (1967), baseou-se no “método do fator de resposta

térmica”, e já permitiu inserir o efeito da inércia térmica, atrasando deste modo as cargas

térmicas (manual da ASHRAE em 1972).

2.4.1. Descrição de alguns dos métodos existentes.

2.4.1.1. Método da diferença de temperatura diferencial (TETD/TA)

O método da diferença de temperatura diferencial (TETD/TA - Total Equivalent Temperature

Differential / Time Averaging) surgiu em 1967 no ASHRAE Handbook Fundamentals (do mesmo

ano). Este método além de permitir calcular as cargas térmicas tendo em vista o processo

condutivo, procurava ainda avaliar os ganhos térmicos por radiação através do uso de uma

média temporal destes ganhos. Porém, este não tratava rigorosamente da inércia térmica e do

consequente efeito transiente da mesma, obrigando a uma atenção redobrada por parte do

utilizador na definição das características térmicas do edifício.


31

2.4.2. Método das funções de transferência (TFM)

Este método relaciona as cargas térmicas dentro de um espaço com os ganhos térmicos.

Entende-se por função de transferência, uma representação matemática da relação entre a

entrada e a saída de um determinado sistema.

O Método das funções de transferência (TFM – Transfer Function Method) pretende ser usado

com recurso a programação numérica, utilizando no entanto algumas das premissas dos seus

antecessores, nomeadamente no cálculo dos ganhos internos através da iluminação, que

assume serem iguais ao consumo elétrico das mesmas. Existem porém diferenças no que diz

respeito ao cálculo de ganhos internos através da envolvente opaca, onde já não é feito o cálculo

através do método da diferença de temperatura diferencial (TETD/TA), usando antes a

temperatura solar apropriada, combinando isso com o uso de funções de transferência

associadas a cada um dos elementos construtivos, de modo a representar o intervalo de tempo

entre um ganho interno e a conversão em carga térmica a ser removida.

O princípio matemático envolvido no método das funções de transferência para converter um

determinado ganho interno na corresponde carga térmica associada à zona é semelhante ao

TETD/TA, estando a principal diferença presente nos fatores de peso aplicados a cada tipo de

ganho interno. Inversamente, ao TETD/TA, o TFM aplica coeficientes diferentes consoante o tipo

de ganho interno, radiação solar incidente sem sombreamento interior, condução através da

envolvente opaca, iluminação, ocupação, ventilação, etc.. Em resultado as cargas térmicas

calculadas por este método são mais fiéis à realidade.

2.4.3. Método da diferença de temperatura (CLTD/SCL/CLF)

O método da diferença de temperatura (CLTD/SCL/CLF - Cooling Load Temperature Diference/

Solar Cooling Load Factor/ Cooling Load Factor) é sensível à falha de tempo associado aos

ganhos internos, por condução através de superfícies exteriores opacas, e ao atraso de tempo na

conversão de ganhos térmicos por radiação em cargas térmicas da zona.

Este método possibilita o cálculo manual das cargas térmicas de um espaço, através do uso de

coeficientes multiplicativos, em que,


32

– CLTD, é a diferença de temperatura teórica que demonstra o efeito combinado da diferença

de temperatura entre o ar interior e o ar exterior à zona, variação de temperatura ao longo de

um dia, radiação solar e fenómeno de inércia térmica. Estes fatores procuram servir como

ajuste aos ganhos internos por condução através da envolvente opaca e envidraçada;

– SCL, os fatores SCL pretendem apresentar os ganhos internos por transmissão a partir da

envolvente envidraçada.

– CLF, representa o facto de que um ganho interno radiativo não se transforma

automaticamente em carga térmica num espaço. Estes fatores pretendem servir como acerto

aos ganhos internos através de cargas internas no espaço, nomeadamente iluminação,

ocupação, entre outros;

Numa zona as cargas térmicas são também produzidas por ganhos internos no espaço,

nomeadamente iluminação, ocupação, entre outros, tendo a carga de iluminação apenas

componente sensível. A conversão destas cargas sensíveis em carga térmica no espaço é

também influenciada capacidade de armazenamento térmico do espaço (inércia) e por

conseguinte sujeita à aplicação dos fatores de correção CLF.

2.4.4. Método do balanço energético (HBM)

De acordo com as indicações da ASHRAE, o Método do balanço energético (HBM - Heat Balance

Method) baseia-se num balanço energético aplicado às superfícies interiores e exteriores da

envolvente opaca e envidraçada e ao ar interior da zona.

O HBM admite algumas aproximações, como seja:

A condução unidimensional através das superfícies;

Superfícies radiativas difusas;

Temperaturas interiores uniformes das zonas.

Este método pode ainda ser decomposto em quatro etapas distintas:

Balanço energético ao ar;

Condução de energia através das paredes;

Balanço energético às superfícies interiores;


33

Balanço energético às superfícies exteriores.

Este método prevê que se defina pelo menos uma zona com uma determinada temperatura de

conforto definida (zona térmica). Esta zona é conotada com quatro paredes, uma cobertura e um

pavimento, que tanto podem ser interiores como exteriores, incluindo o efeito de inércia térmica

dos elementos construtivos; o processo de balanço energético para esta zona genérica envolve

análises de 24horas por dia às temperaturas interiores e exteriores às superfícies da zona e ao

sistema de AVAC. No que se refere às cargas internas, é essencial especificar as parcelas

sensíveis e lactentes com o tipo de geração.

2.4.5. Método das séries temporais radiativas (RTS)

O método das séries temporais radiativas é uma simplificação e deriva do HBM. No entanto não

envolve a resolução do balanço de calor. Tanto o TFM, como o CLTD/SCL/CLF e o TETD/TA

podem ser substituídos pelo RTS de modo eficaz.

Neste método os ganhos de calor por condução são calculados para cada tipo de parede e de

cobertura recorrendo a vinte e quatro fatores de resposta. Sendo que a formulação desses

fatores de resposta, conduz a uma solução transiente para o fluxo de calor por condução

unidimensional.

No interior das divisões o cálculo das trocas de calor, é feito tendo em consideração as trocas de

calor por convecção entre as superfícies e o ar, e posteriormente as trocas de calor por radiação

entre as diferentes superfícies. Trata-se de um cálculo muito complexo atendendo a que implica

contabilizar a distribuição de temperatura nas paredes e em objetos, o que depende das trocas

de calor nas superfícies e da quantidade de material sólido associado.

A determinação das cargas térmicas (ocupantes, iluminação e ocupantes) é feita separando as

trocas por convecção (imediatas), das trocas por radiação que inserem um atraso no tempo,

pois o seu efeito não se faz sentir imediatamente no ar, por causa das transferências através de

outras superfícies.

A fração radiativa dos ganhos térmicos é convertida em carga térmica, que por sua vez vai ser

tratada a partir de fatores ponderativos que se comportam como fatores de resposta que


34

determinam a carga térmica a ser inserida no espaço, baseando-se no ganho térmico do instante

analisado e nos precedentes.

Assim, são utilizados fatores de resposta de dois tipos, ou fatores temporais radiativos, um para

ganhos internos através de transmissão de radiação solar, e outro para todos os outros tipos de

ganhos internos.

2.5. Simulação dinâmica

De acordo com Roriz (2007, p.117), a utilização dos programas informáticos de simulação tem

vindo a aumentar desde a década de 1970, tanto no que respeita a programas comercializados

por fabricantes como no que se refere a programas desenvolvidos por Universidades ou outras

Instituições Públicas.

A simulação dinâmica (Norma ASHRAE 140-2004), consiste num método e análise

computacional do perfil e consumos energéticos dos edifícios. Nesta metodologia é pressuposto

existir previamente uma análise de campo, em termos da envolvente, da iluminação, dos

equipamentos, dos sistemas de climatização e do tratamento do ar, ocupação, horários de

funcionamento bem como de algumas medições ao nível do ar novo e eficiências de

equipamentos de climatização, entre outros (eventualmente).

Pode ter-se dois tipos de simulação dinâmica, a simulação real e a simulação nominal, a

simulação em condições reais tem como objetivo a calibração do modelo computacional através

da comparação entre os consumos energéticos reais, descritos nos registos dos consumos

(faturas), ou conseguidos através de contagens no local, com os consumos obtidos

numericamente, validando assim o modelo sempre que a diferença entre eles seja inferior a

10%.

A simulação em condições nominais poderá ser feita desde que a validação mencionada no

parágrafo anterior seja concretizada; concomitantemente mantém parte das características reais

do edifício, nomeadamente as envolventes, os sistemas de climatização e iluminação,

substituindo todos os horários, ocupação, temperaturas de conforto, densidades de equipamento

e caudais de ar novo exigidos pelo regulamento para cada tipo de espaço.


35

Nesta fase, é necessário escolher o programa que de acordo com a legislação, tem de estar

acreditado pela norma 140-2004 da ASHRAE – esta norma avalia as capacidades técnicas e de

aplicabilidade de cada software, através de um programa rigoroso de testes e validação dos

vários programas. Esta norma abrange vários programas de cálculo, entre os quais se

evidenciam o Energy Plus, o DOE2, o HAP 4.31, IES (Apache), o TRANSYS, e o Trace 700.

Alguns programas acreditados em função deste programa de testes e validação de resultados,

constituem a seguinte lista: Blast, DOE-2, ESP, TRNSYS, CLIM2000 e EnergyPlus.

O impacto da inércia térmica de um edifício foi objeto de estudo nos primeiros testes realizados

que abrangiam casos simples e casos mais complexos, os simples tinham como objetivo

analisar a livre evolução da temperatura dentro de uma zona, e os mais complexos pretendiam

servir como diagnóstico de diferenças mais específicas nos algoritmos dentro de cada programa.

2.6. Programas de simulação dinâmica detalhada

A análise multizona do desempenho energético do edifício, é conseguida através simulação

dinâmica detalhada, dessa forma, é possível que sejam consideradas e simuladas

simultaneamente múltiplas zonas do edifício.

O anexo VIII do RSECE, define os elementos mínimos que este modelo de simulação (detalhada)

deve incluir e que vão desde as características térmicas do edifício (envolvente, divisões internas,

etc.), até às condições climáticas exteriores e interiores, passando pelos sistemas de

climatização, ventilação, iluminação, AQS, sistemas solares passivos e proteções solares.

Consoante o programa utilizado, é possível obter temperatura dos espaços numa base horária,

perfis de necessidade de aquecimento e arrefecimento também numa base horária, dados de

consumos desagregados, etc. De acordo com o RSECE, este é o tipo de simulação que se deve

utilizar para grandes edifícios de serviços na determinação dos consumos globais específicos de

energia e no dimensionamento de sistemas de climatização.


36

2.6.1. RCCTE-STE

O RCCTE-STE é um programa de simulação dinâmica simplificada, desenvolvido pelo Instituto

Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação (INETI) para verificação do RCCTE e RSECE.

Baseia-se numa simulação horária anual de um espaço tipo monozona, embora seja possível

simular mais de uma tipologia para determinado edifício. “Pode também ser considerado como

simulação detalhada multizona desde que seja aplicado isoladamente a cada zona distinta de

um edifício e os respetivos resultados sejam adequadamente adicionados, para obter o

desempenho energético global do edifício” (RSECE, 2006).

Permite simular a potência máxima requerida para um sistema de climatização e calcular o

consumo de energia de um edifício.

Em conformidade com o Decreto-Lei n.º 79/2006 o programa RCCTE – STE (STE-2005,

simulação térmica de edifícios) baseia-se numa simulação horaria anual (8 760 horas)de um

espaço monozona, representado por um circuito de analogia reo-eléctrica (resistências e

capacitâncias), de acordo com a Figura 2.16.

Figura 2.16 – Circuito - analogia reo-elétrica do funcionamento do programa RCCTE-STE (Fonte: Roriz,

2007).

Esta formulação inclui uma base interna de dados climáticos, para todos os concelhos de

Portugal em consonância com a divisão climática do país, para efeitos de aplicação do RCCTE e

RSECE (Continente e Regiões Autónomas).

Os nós do modelo representam:

Ti, temperatura interior;

Ts, temperatura média nas superfícies interiores da envolvente;


37

Tm, temperatura média da massa térmica dos elementos do espaço

Te, temperatura exterior.

As diferentes resistências indicam a transferência de calor correspondente a:

Hv, trocas de ar;

Hw, condução de calor através dos vãos envidraçados (elementos sem massa térmica);

Hem, condução de calor através da envolvente opaca, sem ter em conta o efeito da

radiação solar incidente;

His, trocas radiativas e convectivas entre as superfícies da envolvente interior;

Hms, transferência de calor entre a massa de armazenamento térmica e a superfície;

O método efetua um balanço dinâmico do espaço, contabilizando, em cada hora, as diferenças

entre as perdas e os ganhos térmicos, pelos vãos envidraçados e pela envolvente opaca, bem

como os ganhos internos e ventilação, e tem em conta a energia armazenada na massa térmica

em cada momento, concentrada no nó Tm.

Qhc = Qv + Qw + Qem + Qg [W]

As diferentes componentes do balanço térmico, representadas no diagrama através de fluxos e

resistências térmicas, tomam o significado seguinte:

Qg, ganhos internos instantâneos (ocupação, equipamentos e iluminação), ganhos

solares através dos envidraçados e ganhos solares através da envolvente opaca, sendo

esta parcela a partir da aplicaçao do conceito de temperatura ar-sol correspondente a

cada uma das orientações da envolvente exterior (paredes e coberturas). Relativamente

aos ganhos internos, o regulamento, estabelece padrões de referência para cada uma

das tipologias no que diz respeito aos ocupantes, iluminação e equipamentos (RSECE,

Anexo XV).

Qhc, energia necessária para climatização (aquecimento e arrefecimento resultante do

balanço horário do espaço);

Qv, ganhos ou perdas de calor correspondentes à renovação do ar;

Qw, ganho ou perda de calor correspondente às trocas de calor por condução através

dos vãos envidraçados (RCCTE – anexos iv e v);


38

Qem, ganho ou perda de calor correspondente às trocas de calor por condução através

da envolvente opaca excluindo os efeitos da radiação solar incidente;

2.6.2. CYPETERM

O Cypeterm é um programa desenvolvido/adaptado para Portugal, especificamente para dar

resposta ao processo de verificação das características de comportamento térmico dos edifícios

de acordo com o RCCTE (Decreto-Lei nº80/2006) e Nota Técnica NT-SCE-01 (Despacho n.º

11020/2009).

O utilizador define a, orientação do edifício, paredes, lajes, aberturas, equipamentos, localização,

entre outros. Posteriormente, definem-se os compartimentos para o programa saber qual a

utilização que estes vão ter.

O programa associa os parâmetros de cálculo aos dados introduzidos, desta forma existem uma

série de medições e dados de cálculo que estão implícitas no cálculo e que permitem ao

utilizador um ganho temporal que lhe permitirá obter um cálculo mais refinado através da

validação de diversas situações, como poderão ser diferentes tipologias de paredes, de

isolamentos ou outros. No final obtém-se as listagens e desenhos, justificativas do cálculo

segundo o regulamento, para preenchimento de declarações de conformidade regulamentar

(DCR) e certificados energéticos (CE).

O cálculo é efetuado com base numa modelação tridimensional dos edifícios, de forma gráfica e

tem por objetivo o cálculo e verificação de parâmetros térmicos dos edifícios de modo a garantir

condições de conforto térmico, sem necessidades excessivas de energia e com minimização das

condensações superficiais no interior dos elementos da envolvente, tal como preconiza o

regulamento.

O programa é uma ferramenta de cálculo, como tal o utilizador deve conhecer o regulamento e

efetuar uma análise cuidada dos resultados apresentados por este e completá-los de modo a

cumprir todos os requisitos regulamentares.

O programa tem como referência principal para a análise das verificações a realizar, a o

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (Decreto-Lei n.º

80/2006).


39

Existem outras publicações e outros elementos das quais o programa retira informação

necessária para o dimensionamento, como é o caso dos “Coeficientes de Transmissão Térmica

em Edifícios” (Relatório 231/88-NCCt) e ITE 50 do LNEC, bem como a Nota Técnica NT-SCE-01

(Despacho n.º 11020/2009).

Figura 2.17 - Aspeto icónico do conjunto dos módulos onde se inclui o Cypeterm (Fonte: Topinformática,

2013).

2.6.2.1. Execução do Programa

a) Os elementos construtivos da obra, tais como paredes, pavimentos e coberturas, estão

parametrizados no programa e podendo também ser configurados de acordo com as

necessidades do utilizador.

Inicialmente, salvo melhor alternativa, o utilizador começa por definir as paredes exteriores e

interiores, de seguida introduz os pavimentos e coberturas e por fim os envidraçados, tudo isto

graficamente. Passa-se à descrição dos compartimentos que fundamentalmente se distinguem

entre locais úteis e não úteis, premindo sobre os espaços delimitados pelas paredes. Torna-se

então necessário agrupar os diversos compartimentos em frações autónomas. Neste ponto

definem-se dados de equipamentos e a contribuição de energias renováveis e de ventilação. Na

Figura 2.14, podemos visualizar os menus do programa.


40

Figura 2.18 - Ambiente de trabalho do Cypeterm (Fonte: Cypeterm, 2013).

O programa verifica/calcula automaticamente diversos dados, tais como coeficientes de

transmissão térmica, áreas úteis, áreas por orientação, fatores solares, fatores de obstrução,

consumos de AQS, inércia térmica, requisitos mínimos, entre outros.

De um modo geral o programa tem duas fases principais, para a realização do projeto de

climatização do edifício:

a).Cargas térmicas:

A introdução de dados neste módulo envolve a definição do tipo e dados de projeto, definição da

localização da obra, definição das plantas, introdução das paredes (interiores e exteriores) e

muros, introdução das aberturas (janelas, portas e claraboias), introdução das lajes (térreas ou

ventiladas, entre pisos, cobertura plana ou inclinada), definição da utilização de cada

compartimento (quarto, local não climatizado, etc.), criação de agrupamentos de

compartimentos que correspondem a frações. O programa permite efetuar o cálculo automático

das cargas térmicas.

b).Climatização:

Esta opção, possibilita a definição e introdução de equipamentos (bombas de calor, fancoils,

unidades interiores VRF, etc.), de tubagens, condutas, difusores e radiadores entre outros. O


41

programa faz o dimensionamento do sistema utilizando equipamentos de casas comerciais e

permite exportar a obra para o EnergyPlus. Na figura seguinte pode-se observar a introdução dos

equipamentos de climatização no programa.

Figura 2.19 - Módulo de climatização no programa Cypeterm (Fonte: Gomes, 2012).

O programa permite também obter listagens justificativas do cálculo, de medição e

descrição dos elementos utilizados no cálculo, de dados para preenchimento da DCR, do

resumo da classe energética e do “relatório-síntese”, no caso dos edifícios existentes.

Estas listagens permitem ao utilizador verificar de forma crítica, com alguma rapidez o

cálculo efetuado, conhecer medições para obra e reduzir o tempo de preenchimento da

DCR no contexto da ADENE. É possível ainda, identificar a ordem de grandeza das

diferenças para alteração de classe e justificar todas as opções utilizadas nas frações

existentes.

Permite obter desenhos definidores das envolventes térmicas dos edifícios de forma

automática, bem como a exportação em formato XML (Extensible Markup Language) e a

obtenção do relatório de peritagem. As listagens e desenhos podem ser diretamente

impressas ou enviadas para ficheiros para posterior edição em programas de desenho

e/ou texto.

2.6.3. EnergyPlus


42

3.1.6 Modelo nodal do EnergyPlus O software EnergyPlus é um dos mais divulgados programas de simulação energética e

modelação de sistemas de climatização em edifícios. Está focado na modelação de sistemas de

aquecimento, arrefecimento, iluminação, ventilação e outros fluxos energéticos. Este programa

permite fazer simulações de todos os sistemas acima referidos para intervalos de tempo

menores que uma hora, devolvendo variáveis referentes ao desempenho Termoenergético,

incluindo temperatura interior e taxas de ventilação de cada zona. O programa Energy Plus é

uma plataforma do início dos anos 2000 para modelação de edifícios, que considera os efeitos

conjuntos dos diversos processos de transferência de calor. Resolve conjuntamente as equações

relativas à convecção e à radiação, considera os efeitos da luz do dia e integra o efeito do

arrefecimento ou aquecimento, devido a um sistema de climatização. Resolve conjuntamente as

equações diferenciais que descrevem os diversos fenómenos de transferência de calor.

É uma ferramenta gratuita que foi apresentado oficialmente em 1996, pelo Departamento de

Energia dos EUA. Resulta da combinação de alguns dos melhores atributos de outros programas

de simulação já existentes – DOE2 e BLAST. Ferramentas estas que também eram financiadas

pelo governo norte-americano. Sendo que o código e sub-rotinas destas duas ferramentas foram

implementadas no final da década de 1960. Havia a previsão de que o seu desenvolvimento

seria de difícil realização, e entretanto o governo norte-americano decidiu uni-las num só

programa: o EnergyPlus. Este foi desenvolvido à medida que crescia a necessidade de ter um

programa que garantisse soluções integradas que incluíssem não só o cálculo de cargas

térmicas e consumos numa base horária, multizona, mas também um estudo mais detalhado do

impacto dos sistemas de climatização e ventilação nos consumos energéticos totais de um

edifício; integrando não só um interface mais fácil mas também uma arquitetura informática que

permite atualizações e interação estruturada com outras ferramentas. O método de cálculo

fundamental do programa baseia-se no balanço de energia no qual a temperatura do ar contido

dentro dos espaços é considerada uniforme.


43

Figura 2.20 - EnergyPlus: Esquema de princípio

De acordo com Roriz (2007), o EnergyPlus é um programa de código aberto (open source),

permitindo também o desenvolvimento independente de ferramentas de apoio, ou módulos de

cálculo ao utilizador; permite simular vários aspetos, como a geometria, os elementos da

envolvente ou sistemas de climatização que são incorporados nos edifícios. Não obstante o seu

ambiente gráfico ser pouco atraente, detém imensas capacidades que o torna numa ferramenta

útil, destacando-se o sistema modular que permite definir várias zonas e, de forma diferenciada,

a infiltração ou os ganhos internos para cada zona. O programa fornece os dados resultantes da

simulação em intervalos de tempo (time-step) máximos de uma hora, podendo o utilizador

escolher intervalos com duração mais curta.

O cálculo das necessidades energéticas de um dado edifício é executado pelo EnergyPlus a partir

dos dados inseridos pelo utilizador (geometria, materiais da envolvente, sistemas de

climatização), recorrendo a um ficheiro de dados climáticos do local de implantação do edifício e

gerando o balanço energético com recursos aos diferentes módulos que compõem o programa.

A Figura 2.14, representa o organigrama geral de funcionamento do programa EnergyPlus.


44

Figura 2.21 - Esquema geral de funcionamento do EnergyPlus (Fonte: Gomes, 2012

O EnergyPlus é visto como um motor de simulação de aspeto pouco interativo, apesar disso,

este pode ser utilizado em conjunto com uma interface gráfica que facilite a parametrização

(geometria, envolvente, ocupação, iluminação, etc.). Um dos programas em que se pode

visualizar/parametrizar os dados de entrada do EnergyPlus é o DesignBuilder; este auxilia o

utilizador na criação e parametrização do modelo 3D, apesar de apresentar limitações do ponto

de vista da parametrização do sistema de AVAC, em que dispõe de poucas soluções para

sistemas de produção térmica e ventilação. Em contrapartida, caso o utilizador pretenda

parametrizar o sistema de AVAC de forma rigorosa, impõe-se que o faça no próprio

DesignBuilder.

Na saída de dados, o programa exibe um ficheiro de erros (eventuais), no qual o utilizador, tem a

possibilidade de proceder à sua rápida identificação e correção. Finalmente, apresenta várias

listagens de ficheiros: um ficheiro de resultados, um ficheiro com o arquivo de parâmetros da

simulação e a lista dos cálculos das funções de transferência por condução e um ficheiro em


45

que o programa lista todo o arquivo de variáveis de saída para a simulação. Em formato CAD,

apresenta um ficheiro com a geometria modelada.

Entre outras possibilidades interface gráfica destacam-se os programas seguintes:

ESP-r – software de simulação que permite, após introduzido o edifício e características

térmicas, criar um ficheiro IDF, que pode ser importado diretamente para o EnergyPlus.

ECOTECT – software de simulação independente que permite exportar, para o EnergyPlus, o

ficheiro de entrada – input (IDF). É uma interface 3D, intuitiva e com uma série de funções que

permitem a análise de sombreamentos, iluminação natural e artificial, comportamento térmico,

ventilação e acústica.

Figura 2.22 - Programa de início do EnergyPlus (Fonte: Alves, 2011)

2.6.3.1. DesignBuilder

O primeiro interface gráfico exaustivo para o programa de simulação térmica dinâmica

EnergyPlus é precisamente o DesignBuilder , que contêm um conjunto de ferramentas que

tornam acessível a introdução de geometrias variadas e consequente modelação do edifício. Este

possui um módulo denominado IEE, módulo principal da versão portuguesa, que permite usar a

caracterização do edifício e os resultados da simulação dinâmica detalhada, de forma a calcular

os parâmetros seguintes:


46

Fator de forma e fatores de correção climática de Verão e de Inverno ;

IEE limite e parâmetro S ponderados;

Indicador de eficiência energética;

Consumos energéticos, e

Classe energética.

Este programa possui uma plataforma de modelação de edifícios em 3D de fácil e rápida

utilização, tendo disponível elementos concretos, que facultam de forma visual detalhes como

espessuras de paredes, janelas, lajes, caixilhos e permitem uma visualização de áreas e

volumes. É possível importar ficheiros CAD para auxiliar na construção das geometrias 3D. A

figura seguinte, permite observar a criação de “blocos” desenhados num espaço 3D.

Figura 2.23 - Comandos do programa DesignBuilder (Fonte: Gomes, 2012).

O programa inclui uma grande variedade de dados relativos à simulação dinâmica, tais como

elementos de envolventes, materiais de construção, ganhos internos (ocupação, iluminação e

equipamentos) e sistemas de climatização. Permite também que se defina e/ou altere de forma

rápida as características do edifício, desde o nível mais geral (edifício) até ao nível mais

detalhado (partes constituintes das zonas).

No que se refere ao dimensionamento das unidades de climatização é realizado com base nos

dados climáticos. Existem dois tipos de simulação de sistemas, Simple e Detailed. Na simulação

Detailed são usados templates Compact HVAC do Programa EnergyPlus que possibilitam a

criação de sistemas complexos. Na simulação Simple, é criado um modelo de climatização


47

“ideal” de forma a manter as temperaturas nos intervalos escolhidos. O programa possui ainda

uma funcionalidade relativa a gráficos de análise paramétrica, que possibilita a interpretação dos

efeitos de variações em vários tipos de parâmetros do projeto.

Finalmente, os dados de saída das simulações são apresentados sem recurso a módulos

externos. Estes podem ser disponibilizados em diversos períodos de tempo (anuais, mensais,

diários, horários, etc.), da mesma forma que o consumo energético é descriminado por

categorias (arrefecimento, aquecimento, iluminação, ventilação e equipamentos), por formas de

energia usadas no edifício (eletricidade, gás natural, biomassa, solar), as temperaturas do ar

interior, humidade relativa, índices de conforto, dados climáticos do local, transmissão de calor

através das envolventes (paredes, coberturas, ventilação), produção de CO2 , e cargas de

aquecimento e climatização.

2.6.4. DOE2.1E

O programa DOE-2 foi um dos pioneiros em simulação energética de edifícios com base horária.

Foi desenvolvido em 1976 por James J. Hirsch & Associates (JJH), em colaboração com

Lawrence Berkeley Laboratory; tendo sido lançada a primeira versão em 1979 com um

financiamento substancial do Departamento de Energia dos Estados Unidos da América. Sendo

desenvolvido até 1999, quando foi interrompido em favor do DOE-2.2 e do EnergyPlus. A versão

atual é DOE2.1E.

2.6.4.1. Estrutura e funcionalidades

O DOE-2 é um programa de simulação detalhada hora por hora, projetado para simular o

desempenho de uma vasta gama de edifícios comerciais. É o mais popular de domínio público

de análise de energia atualmente em uso. O DOE-2 utiliza modelos de equações (de

transferência de calor) diversos, para calcular a resposta do edifício à variação horária de dados

meteorológicos e cargas internas.

O DOE-2 é constituído por dois recursos: um processador de entrada de dados, denominado

Building Description Language (BDL), no qual se pode inserir os dados referentes ao edifício; e

quatro subprogramas denominados Loads, Systems, Plant e Economics, que utilizam os dados


48

inseridos para realizar a simulação energética horária do edifício. Na figura seguinte podemos

analisar o funcionamento do programa.

Figura 2.24 - Funcionamento do programa DOE-2 (Fonte: Gomes, 2012)

Outras funcionalidades estão incluídas nos subprogramas senso de destacar as seguintes:

Cálculo de cargas térmicas horárias de aquecimento e arrefecimento;

Simulação de sistemas centralizados de produção de água aquecida e de água

refrigerada para climatização;

Dimensionamento de potências de aquecimento e arrefecimento do projecto;

Simulação de sistemas de acumulação de frio;

Otimização do dimensionamento de sistemas de acumulação de frio;

Análise do consumo de energia em edifícios.

O programa contém ainda, um processador de dados climáticos, uma livraria de materiais e

elementos construtivos de edifícios e dois programas de cálculo de coeficientes térmicos de

elementos construtivos, e de cálculo de massas térmicas e um programa de impressão de

resultados.

Dois dos parâmetros mais relevantes na análise energética em edifícios, são a taxa de remoção

de calor e a temperatura interior num espaço, sendo que o DOE2.1 utiliza um método de cálculo

apoiado em dois passos:


49

Loads, Cálculo das necessidades de arrefecimento a uma temperatura interior

constante, em que os fatores de ponderação definem as quantidades de energia que são

libertadas ao longo do tempo quando um espaço é submetido a um determinado ganho

de calor “instantâneo”;

Systems, Cálculo de temperaturas interiores e necessidades de extração, recorrendo a

fatores de ponderação das temperaturas do ar.

Este programa (DOE2.1) utiliza fatores de ponderação para efetuar o cálculo de cargas térmicas

e temperaturas no interior de espaços. O método utilizado na análise energética do edifício

denomina-se Método das Funções de Transferência, reproduzindo um ajuste entre métodos

simples que ignoram a inércia térmica e modelos complexos que efetuam cálculos de balanços

energéticos.

2.6.5. Trace 700

O Trace 700 - Trane Air Conditioning Economics, faz parte do software CDS da Corporação

Trane que é um fabricante de equipamento de climatização. É um programa que possibilita a

simulação energética de edifícios, a análise de cargas térmicas e sistemas de climatização do

ponto de vista energético e económico, possibilitando a otimização do sistema de climatização e

de ar novo de um edifício através da análise económica do ciclo de vida da instalação.

O TRACE 700 é um programa bastante divulgado ao nível de projeto, funciona em ambiente

Windows e tem interface intuitiva e de fácil interação com o utilizador, sendo possível inserir e

alterar detalhes da construção e modificar o modelo a qualquer momento durante o projeto do

sistema de climatização. O programa contém bibliotecas com informações de materiais de

construção, arranjos construtivos, cargas internas (pessoas e equipamentos), programação de

funcionamento do edifício e equipamentos de climatização e uma base de dados climáticos

baseada em 24 horas de um dia típico por mês, resultando na perda de rigor dos valores

calculados ao longo do ano. Existe a possibilidade de importar um ficheiro climático com dados

para as 8760 horas do ano, estes ficheiros tem a extensão TMY (Typical Meteorological Year) e

consistem em valores anuais obtidos através da combinação de informação obtida ao longo de

vários anos.


50

Figura 2.25 - Separador Trace 700, criação compartimentos (Fonte: Alves, 2012)

2.6.5.1. Funcionamento

O programa consiste numa ferramenta essencialmente analítica, e possibilita a simulação

energética de edifícios, a análise de cargas térmicas e é constituído por cinco partes: Load

Phase, Design Phase, Air Side System simulations Phase, Equipament Simulation Phase e

Economic Analysis Phase. Estas funções devem ser realizadas em conjunto de forma a obtermos

uma análise energética e económica integrada.

a) Design Phase, são efectuados cálculos de cargas térmicas de aquecimento e

arrefecimento nas condições de projecto e a quantidade de ar exterior necessária,

entrando com dados relativos ao sistema de climatização a utilizar e os dados

mencionados na primeira fase.

b) Load Phase, são realizados os cálculos das cargas térmicas de aquecimento e

arrefecimento tendo por base a envolvente opaca e vãos envidraçados, horários de

funcionamento, iluminação, equipamentos, orientação das zonas e a zona climática em

que se encontra o edifício. Os cálculos obtidos de forma a simular a operação real do


51

sistema de climatização e de ar novo ao longo de um ano de funcionamento de um

edifício, permite avaliar a eficácia do sistema projetado e os custos anuais associados.

c) Air Side System simulations Phase, analisa os ganhos térmicos do edifício e as

perdas por atrito dos equipamentos de AVAC envolvidos para os fluxos de ar, no

funcionamento geral do sistema de climatização e tratamento de ar. O produto final

desta fase é a carga horária dos equipamentos por cada sistema de tratamento de ar.

d) Equipament Simulation Phase, é necessário entrar com dados referentes ao tipo de

centrais de produção de energia térmica, bombas, etc..., de modo a obtermos as cargas

dos equipamentos em consumo energético por fonte.

e) Economic Analysis Phase, permite comparar diversas alternativas e otimizar o

sistema a ser implantado, introduzindo dados referentes aos custos de instalação,

manutenção, períodos de amortização, entre outros.

Na figura seguinte está representado o processo de modelação do programa TRACE 700.


52

Figura 2.26 - Processo de modelação efetuado no TRACE 700 (Fonte: Gomes, 2012)

A interface do Trace 700 consiste em três setores: um navegador de projeto, uma árvore do

projeto, e uma árvore de componentes. Sendo que o navegador de projeto inclui listas de áreas

temáticas básicas, tais como informações do projeto, tempo, modelos, quartos, atribuição de

quartos, plantas, atribuição de sistemas de climatização. A árvore do projeto é uma árvore que

organiza o projeto por zona sistema e ambiente. Ao clicar num item na árvore abre um

formulário de entrada de dados. A árvore de componentes é utilizada para analisar os dados na

conclusão do processo de entrada de dados. A árvore de componentes facilita a edição de dados

através de múltiplos elementos de construção. Os modelos podem ser definidos para a

velocidade de entrada de dados de múltiplos elementos semelhantes, tais como salas com

configurações idênticas de termóstato, construção, cargas internas e horários. O editor de

biblioteca pode ser usado para exibir dados do componente biblioteca e criar entradas de

biblioteca personalizada.


53

2.6.6. ESP-r

O ESP-r, Environmental System Performance Research é um software de simulação, que

pretende simular um edifício em condições reais, analisando o seu desempenho em termos de

consumos energéticos, qualidade do ar, conforto dos ocupantes, controle de sistemas. O seu

principal objetivo é simular um modelo, o mais próximo possível da situação real, através de

simulação dinâmica. Para esse efeito, dispõe de modelos matemáticos que permitem simular a

transferência de calor e humidade, caudais de ar, iluminação, sistemas de controlo e uma gama

alargada de tecnologias energéticas convencionais e renováveis.

O método utilizado pelo programa na modelação térmica, é o das diferenças finitas, para o qual

requer, a fim de conseguir convergir, de intervalos de tempo de integração muito pequenos. Por

isso, são necessários computadores com grande capacidade de cálculo e de armazenamento de

dados. Utilizando este método de cálculo é possível a simulação de componentes não lineares,

como por exemplo as paredes com grande inércia térmica – paredes de Trombe.

Este programa dispõe de uma base de dados, que permite gerir todos os modelos de

componentes dos sistemas, havendo sempre a possibilidade de o utilizador criar e adicionar os

seus próprios modelos. Para além desta base de dados o software disponibiliza informação

relativa aos materiais que constituem a envolvente do edifício, controlo, sombreamento, entre

outras. Devido a esta valência, o utilizador poderá a seu critério, acrescentar os seus próprios

dados na simulação térmica do edifício.

Esta ferramenta, numa primeira fase, permite a quantificação do impacto da localização,

geometria e construção do edifício, e numa segunda fase, a análise detalhada de parâmetros

como o controlo e a QAI.

O programa ESP-r, foi concebido para o sistema operativo “UNIXvii”, sendo suportado pelo

ambiente “SOLARISviii”ou “LINUXix”, é vocacionado para o ensino e investigação, e pode ser

descarregado da Internet sem qualquer custo utilização. Como inconveniente ou desvantagem

do programa destaca-se o facto da sua conceção ter sido pensada para o sistema operativo


54

UNIX, sendo suportado pelo ambiente SOLARIS ou LINUX, o que coloca algumas dificuldades

quanto à sua utilização.

2.6.7. TRNSYS

O TRNSYS – Transient System Simulation Program é um dos softwares mais divulgados e mais

antigos. Sendo o seu funcionamento baseado na resolução de equações constituídas pelas

variáveis comuns entre os vários elementos, dados climáticos, dados físicos da construção,

sombreamentos, entre outos. Foi criado e desenvolvido pelo Laboratório de Energia Solar da

Universidade de Wisconsin, Madison.

Figura 2.27 - Ícone do software TRNSYS

O TRNSYS foi disponibilizado comercialmente desde 1975, e é projetado para simular o

desempenho transiente de sistemas de energia térmica. Várias outras organizações na Europa e

Estados Unidos desenvolveram interfaces para o TRNSYS. O TRNSYS foi originalmente

desenvolvido para simular o desempenho de sistemas de aquecimento solar de água, mas ao

longo dos anos tem sido expandido para incluir a simulação térmica em pequenos edifícios

comerciais. É desenhado para simular o desempenho e transiente de um sistema térmico;

sendo composto por um conjunto de sub-rotinas de Fortran, designadas por “types”, com um

conjunto de entradas – inputs, e saídas – outputs, cuja inclusão na rotina principal depende do

sistema a estudar.


55

Figura 2.28 - Ligação entre aplicações TRNSYS

Esta ferramenta de simulação de sistemas transitórios, com uma estrutura modular e flexível,

proporciona uma utilização adequada para a análise de sistemas em regime transitório. Sendo

um dos pontos fortes deste programa, a sua versatilidade, permitindo a simulação de um edifício

e de vários sistemas associados, como acontece com os sistemas de aquecimento, distribuição

de água quente, ventilação e ar condicionado, sistemas de recolha de energia solar, etc.). O seu

interface tem sido melhorado ao longo do tempo, sendo que recentemente foi adaptado para

ambiente Windows.


56

Figura 2.29 - Temperaturas antes (a vermelho) e depois (a azul) de alterar uma parede na envolvente

exterior a Sul. (Fonte: TRNSYS)

2.6.7.1. Estrutura

Tratando-se de uma aplicação de simulação transiente, em conjunto com os restantes

acessórios ao programa principal, apresenta um conjunto de sistemas muito abrangente bem

como uma grande flexibilidade na sua configuração, em oposição a outros programas cuja

estrutura é sequencial, o TRANSYS, funciona com base numa estrutura modular. O que equivale

a que o utilizador realize várias simulações (de diferentes algoritmos) independentes.

Quanto à apresentação dos resultados, esta é bem estruturada e é o resultado da conjunção

dos diferentes outputs dos diversos módulos.

O programa TRNSYS consiste em três subprogramas:

a) TRNSYS Simulation Studio – criação dos sistemas com os devidos componentes e

ligações;


57

b) TRNBuild – introdução de dados específicos para os edifícios;

c) TRNEdit – permite a modificação e criação de componentes.

O TRNSYS realiza uma simulação dinâmica do sistema com o meio exterior, através de ficheiros

climáticos obtidos a partir do programa Meteonorm v.5, propriedade da empresa METEOTEST. A

base de dados do programa abrange ficheiros climáticos de 237 localidades dos Estados Unidos

da América e mais de 1000 localidades em 150 países, das quais 16 são relativas a Portugal

(Gomes, 2012).

No TRNSYS, os edifícios são tratados como se de outro componente de um sistema se tratasse,

contrariamente aos outros componentes dos edifícios. O modelo mais complexo para a definição

de um edifício é o Type 56, um modelo multizona, que lê um ficheiro com as características do

edifício previamente processadas. Para a sua definição é necessária a utilização de uma

ferramenta específica – PREBIDiv. Nesta aplicação, o utilizador caracteriza o edifício,

especificando as zonas térmicas e introduz os dados relativos a cada uma: ganhos internos,

perfis de ocupação e sistemas aí existentes. As paredes e janelas são definidos pela orientação,

mas uma descrição completa geométrica do edifício não é suportada. São passíveis de definir

elementos de sombreamento externo. A infiltração pode ser programada ou calculada como uma

função da temperatura exterior e velocidade do vento. Um link para o programa COMISv, fornece

a modelação de fluxo de ar detalhada.

A inclusão de estratégias de controlo para os diferentes sistemas é conseguida através da

utilização de controladores, sendo possível criar dependência entre as diferentes variáveis de

interação.

Existem três tipos de types de controlo previamente definidos na versão base do TRANSYS:

– Controlador diferencial ON/OFF que permite o controlo direto de variáveis como a

temperatura, caudais mássicos, entre outros;

– Termostato de três estágios, especialmente direcionado para o controlo do aquecimento e

arrefecimento simultâneo;


58

– Controlador de Microprocessador, que combina cinco comparadores diferenciais e que permite

a simulação de certos tipos de programadores/controladores existentes no mercado. Este

sistema comporta-se como um autómato que pode ser, simplesmente, pré-programado.

A “estrutura” do TRNSYS é simples de compreender e tem grandes vantagens: flexibilidade,

modularidade, código aberto e uma base de dados com uma gama alargada de componentes.

Tem, no entanto algumas desvantagens, das quais se destacam, a complexidade para os

utilizadores inexperientes, a pouca clareza na identificação dos erros do modelo, e o facto de se

tratar de um software com custos significativos devido a ser comercial.

2.6.7.2. Interface

O TRNSYS disponibiliza componentes que permitem a utilização de inputs dependentes do

tempo, como por exemplo, os dados climáticos. A seguir apresentam-se algumas ferramentas de

interligação mais significativas entre o TRNSYS:

- IISibat ou PRESIM – Interfaces gráficas para a construção de sistemas; PRESIM é um

ambiente de simulação TRNSYS criado pelo Solar Energy Research Center (SERC para

simplificar a criação de arquivos de entrada TRNSYS. O utilizador, trabalha um desenho do

modelo de sistema de uma forma muito similar à de um programa de CAD. Quando a

especificação gráfica do sistema de energia térmica está completa, o PRESIM gera um arquivo

de entrada completo TRNSYS, com base nessas informações. O PRESIM verifica também a

existência de erros formais, tais como problemas de áreas ou entradas desconexas, podendo

estes ser destacados no monitor.

O IISiBat foi criado pelo Centro de Pesquisa Científica em Edifícios (CSTB), em Sophia Antipolis,

França. O IISiBat, que pode ser aproximadamente traduzido do francês como "Interface

Inteligente para a Simulação de Edifícios", é um programa de ambiente geral de simulação que

foi adaptado para suportar o software de simulação TRNSYS. Trata-se de uma interface muito

utilizado para o TRNSYS.

– PREBID – Interface gráfica que permite introduzir a informação relativa aos edifícios;


59

– TRNSED – Ferramenta para partilha de simulações com não utilizadores do TRNSYS; O

TRNSED é um programa utilitário do TRNSYS que permite criar uma interface gráfica de modo

que utilizadores menos especializados possam executar o TRNSYS. Alguns comandos foram

adicionados ao ficheiro de entrada do TRNSYS, TRNSED gerando uma exibição personalizada,

com listagens, edição, e menus para os parâmetros selecionados e introdução de dados,

fornecendo uma interface a partir da qual as entradas selecionadas podem ser vistas e/ou

alterados e efetuadas as simulações.

– SIMCAD –compatibiliza o software com o AUTOCAD para edifícios, e visa facilitar a

introdução da geometria do edifício. SimCad para o TRNSYS é uma ferramenta CAD projetada

especificamente para a geração de dados do edifício para o TRNSYS / simulação IISiBat. Apesar

de ainda não é uma ferramenta de CAD completa, já oferece as ferramentas necessárias para

desenhar, visualizar, imprimir e exportar desenhos em 2D e 3D. Pode também importar ficheiros

“dxf” gerados no AutoCAD.

O TRNSYS possui um assistente virtual que ajuda o utilizador na modelação de um sistema

relativo a um edifício multizona, e inclui dez etapas.

Figura 2.30 - Modelação de um sistema através do software TRN

Os componentes são ligados através de Connections, e devem ser objeto de uma correta ligação,

dado que a correta união dos dados dos componentes de um sistema é fundamental para que


60

uma simulação seja exata; atendendo a que os dados de saída de um componente são os dados

de entrada de outro.

2.6.8. Carrier HAP

O Carrier Hourly Analysis Program (HAP) é um programa de climatização, com análise “hora a

hora”; porém, conjuga duas poderosas ferramentas num único pacote. O HAP oferece recursos

versáteis para a conceção de sistemas de climatização dos edifícios comerciais. Também

oferece poderosos recursos de análise de energia para comparar o consumo de energia e os

custos operacionais de alternativas de projeto. Ao combinar as duas ferramentas num único

pacote apresenta uma significativa poupança de tempo. Trata-se ainda de um software muito

intuitivo e simples que permite rapidamente obter resultados; funciona em ambiente Windows e,

disponibiliza ao utilizador um “guia” para a construção do modelo. Este “guia” permite a

criação de materiais e a definição da maioria das variáveis essenciais à caracterização de

determinado modelo; perde pontos, no entanto ao não permitir a criação de novos sistemas de

climatização para alem dos já incluídos de origem, devido a se tratar de uma ferramenta de

código fechado. Acresce ainda o facto de não permitir o desenvolvimento do modelo em

ambiente CAD, bem como a impossibilidade de visualização do modelo.

Desta forma, o HAP dimensiona sistemas de ar condicionado, de aquecimento e de ventilação,

e, ainda simula o desempenho energético de um edifício para o cálculo do consumo de energia

e respetivo custo, ao longo de 8750 horas (hora a hora) por ano.

As informações sobre as características do edifício e do sistema AVAC são organizadas e

organizadas em seis “pastas”, conciliados numa hierarquia que permite uma montagem do

edifício e do sistema AVAC de forma flexível. As “pastas” são representadas por: Elementos,

Compartimentos, Fração Autónoma, Sistema de ar, Equipamento, e Edifício.

O HAP possui uma interface gráfica permitindo visualizar melhor o projeto de climatização e

apresenta relatórios com as respetivas características, estes englobam sínteses e informações

detalhadas sobre o edifício, sistema de climatização e desempenho do equipamento. Na figura

seguinte está ilustrada o painel do programa, que permite visualizar o resumo do sistema de

climatização.


61

Figura 2.31 - Resumo do sistema apresentado pelo assistente do HAP (Fonte: CarrierHAP, 2005)

2.6.9. IES Virtual Enviroment

Este programa tem por objetivo incorporar a filosofia de um modelo comum para várias

aplicações, tendo como ponto forte o desenvolvimento do modelo em ambiente CAD. Trata-se de

uma poderosa ferramenta de produção de resultados, possibilitando ao utilizador cruzar as

variáveis que pretender (cargas latentes, cargas sensíveis, temperaturas, consumos, etc.).

Algumas das suas potencialidades, consistem em ser apropriado para todos os tipos de edifícios

em diferentes locais em todo o mundo, ser fácil de usar e produzir resultados (apenas com o

toque de algumas teclas), a entrada e saídas de dados são geridos pelo utilizador, usa as

capacidades técnicas completas do poderoso sistema de simulação térmica dinâmica da IES e

baseia-se em dados climáticos reais e características típicas dos edifícios e sistemas. As “IES VE-

ToolKits” destinam-se a orientar as decisões iniciais do projeto através de rápidas avaliações

iterativas.


62

Trata-se pois de um conjunto de aplicações muito completo e estudado de forma a proporcionar

aos utilizadores um ambiente de trabalho amigável, com a possibilidade de permitir aos

utilizadores a interação com outras especialidades como a iluminação ou controlo de sistemas.

Figura 2.32 - Aspeto do conjunto modular do IES (Fonte: IES, 2012).

2.6.10. Análise Comparativa dos Programas

A primeira ideia que ocorre ao fim da revisão efetuada, não podia deixar de estar alinhada com a

constatação de que existe uma panóplia de opções bastante vasta ao nível dos programas de

simulação térmica de edifícios. Na sua grande maioria, os fabricantes têm nacionalidade norte-

americana (EUA), de realçar no entanto a existência de um programa resultante de produção

nacional – o RCCTE-STE (Solterm).

Na maioria dos programas os objetivos convergem para um mesmo tronco comum, exceto

alguns deles que se destinam a situações mais específicas e portanto menos abrangentes.

Porém, são evidentes diferenças quer ao nível da funcionalidade, disponibilidade e preço, quer

ao nível da amigabilidade do ambiente de trabalho – sendo este muito, medianamente ou pouco

intuitivo.

Todos os fatores, mencionados acima acabam por se refletir na escolha do programa multizona.

Outros fatores de ponderação a ter em conta são a origem geográfica dos programas, que em

geral está associada a climas diferenciados. O que conduz a incompatibilidades de aplicação em


63

determinada região geográfica diferente daquela para a qual o software fora produzido. São

assim inevitáveis em muitos casos adaptações em diversos aspetos dos programas de

simulação, previamente à sua utilização. Podem surgir dificuldades/incompatibilidades ao nível

da regulamentação, da capacidade de atribuir equipamentos equivalentes aos que foram

simulados no “fabrico” do programa.

Por outro lado os recursos que compõe os programas e o acompanhamento técnico por parte do

seu representante com vista a esclarecer as dúvidas que se criem ao longo da utilização do

programa constituem também sérios fatores de escolha.

Contudo, a utilização de programas como EnergyPlus, Trace 700 e DesignBuilder são bastante

aceites pelos técnicos de climatização devido à garantia de fiabilidade dos resultados. No entanto

nos últimos anos tem-se assistido a uma evolução nas capacidades do Cype (Cypeterm),

deixando de ser apenas um programa utilizado para o cálculo de estruturas, e expandindo-se

também para setores relacionados com as energias, como acontece no caso do desempenho

energético em edifícios e no projeto de climatização. O Cypeterm utiliza como motor de cálculo o

EnergyPlus de modo a realizar a simulação térmica e energética multizona dos edifícios,

associado a esta funcionalidade, acresce o facto deste programa incluir a possibilidade de

utilização de ficheiros CAD, quer na entrada de dados (máscaras em formato .dwg e .dxf) quer

na saída (outputs), em que permite exportar peças desenhadas provenientes do cálculo

efetuado, em vários formatos em que se destacam o “.dwg” e “.dxf”, por serem compatíveis

com quaisquer ferramentas CAD. Além do mais o programa inclui também algumas

parametrizações em conformidade com a legislação portuguesa, bem como uma biblioteca de

materiais e equipamentos característicos de Portugal. Esta valência influenciou seriamente a

decisão de escolha, para realizar a simulação térmica multizona do edifício – caso de estudo,

que se apresenta na secção seguinte. A escolha do programa visa também comparação dos

resultados com o cálculo manual (através da folha de cálculo “excel”), no que se refere à

verificação do RCCTE.

O RCCTE-STE apresenta uma maior facilidade de introdução de dados e dispõe de uma ligação

direta à aplicação do RCCTE mas, tem algumas limitações associadas à própria simplificação, o

que condiciona o utilizador na aplicação a determinados aspetos; o que pode remeter o utilizador

para o uso de outros programas de simulação detalhada.


64

Os diferentes programas de simulação estudados, diferem em vários aspetos uns dos outros,

como no que se refere ao cálculo de algumas geometrias/volumetrias, às bases de dados que

integram os sistemas, equipamentos e materiais, à programação e métodos de cálculo; o que

conduz a que sejam realizadas aproximações que afetarão os resultados finais, caso não sejam

cuidadosamente efetuadas.


65

3. CASO DE ESTUDO

Figura 3.1 - Modelo 3D do edifício criado no Cype (S/E)


66

3.1. Caracterização do Edifício

3.1.1. Introdução

O edifício em estudo consiste numa fração autónoma destinada um LAR - Centro de Dia (20

utentes) e Creche (20 utentes), SAD – serviço de apoio domiciliário (20 utentes) com os

respetivos espaços de apoio necessários, a edificar na Freguesia de Crespos, Concelho e Distrito

de Braga. Trata-se de um equipamento de apoio social, que a o Centro Social Paroquial de Santa

Eulália de Crespos pretende construir no terreno abaixo assinalado.

O presente estudo diz respeito à demonstração da conformidade regulamentar com o Decreto-

Lei nº 80/2006 e Decreto-Lei nº 79/2006 de 4 de Abril, Regulamento dos Sistemas Energéticos

de Climatização em Edifícios (RSECE) .

Trata-se portanto de um edifício de serviços com um só piso (térreo), e localiza-se numa zona

rural, a 193 metros de altitude e a 40 quilómetros da costa marítima.

Figura 3.2 - Planta de localização (S/E)

3.2. Localização

O edifício foi construído numa pequena localidade denominada Crespos, no Concelho de Braga.

Trata-se de um terreno rústico, propriedade do requerente onde não existe infraestrutura para o

abastecimento de gás natural. A Norte e Nascente confronta com o caminho público, a Sul

confronta com o parque da igreja local e a Poente confronta com o jardim da residência


67

Paroquial, com um piso ao nível da cota de soleira. O acesso ao centro de dia e Creche irá

efetuar-se pelo arruamento a Sul.

Crespos é uma aldeia, com um aglomerado edificado pouco denso, onde predominam as

construções unifamiliares de dois pisos.

Tabela 3.1 - Dados Climáticos (resumo)

Concelho (km Braga

Altitude (m) 193

Distância à costa (km) 40

Rugosidade II

Região A

Zona Abrangida por gás natural ou GPL Não

Zona climática

Inve

rno

Inverno I2

GD – Graus-dias (ºC dias) 1800

Gsul (Kwk/m2.mês) 93

M - Duração da estação de aquecimento (meses) 7

Ve

rão

Verão V2

θ atm(°C) 19

Intensidade da Radiação solar Irj (kWh/m²) N 200

NE 320

E 450

SE 470

S 420

SW 470

W 450

NW 320

Horizontal 790

Tabela 3.2 - Zona Climática, Quadro III.1 do RCCTE.

Concelho

Zona

Climática

de

Inverno

Número de

Graus dia

(GD) (C)

Duração da

Estação de

Aquecimento

(meses) - M

Zona

Climática

de Verão

Temperatura

externa de

projeto (C)

Amplitude

térmica

(C)

Braga I2 1800 7 V2 Norte 32 13

Zonas climáticas, Graus dia de aquecimento (GD) e Duração Est. Aquecimento (M): Quadro III.1

do RCCTE


68

Tabela 3.3 – Zona Climática, Quadro III.2 do RCCTE.

Correções de altitude no Inverno

400 < z ≤ 600 600 < z ≤ 1000 z > 1000

Não Não Não

Correções em função da altitude: Quadro III.2 do RCCTE

Figura 3.3 – Zonas Climáticas de Inverno (à esquerda) e Zonas Climáticas de Verão (à direita (Fonte:

Maldonado, 2005)

3.3. Descrição Geral do Edifício

A fração autónoma (FA) que vai ser alvo de estudo é o Rés do chão (R/C) do edifício destinado

ao Centro de Dia e Creche, com uma área útil de 708,00 m² e um pé-direito médio de 2,94 m.

O edifício é composto por uma fração, sendo que o Piso 0 é destinado ao Centro de Dia e

Creche. O edifício terá contador próprio de energia. O acesso será feito pela entrada principal

para todos os utentes, na fachada Sul.


69

A totalidade do piso térreo assenta sobre o terreno, sobre uma plataforma não ventilada. A

cobertura será em terraço, com isolamento térmico incluído.

O Centro de Dia terá apenas ocupação diurna (7.00 às 20.00 horas), de segunda a sexta e

destina-se a ser ocupada por idosos e crianças. Prevê-se uma ocupação de 20 idosos, de 30

crianças e cerca de 10 funcionários do Centro. Serão preparadas refeições na cozinha do

Centro, com destino ao apoio domiciliário.

A FA é constituída por átrio de entrada, receção, sala de convívio, gabinete técnico-

administrativo, gabinete médico, Arrumos, instalações sanitárias e zona de descanso/sala para o

pessoal, despensas, lavandaria, salas de atividades, cozinha, sala de refeições, instalações

sanitárias para os utentes, zona de descanso para os utentes e a sala de berços. Terá uma zona

de depósito de lixo e um compartimento destinado a garagem, incluindo cargas e descargas. As

cargas e descargas, quer para o abastecimento da despensa, quer para o carregamento das

refeições do apoio domiciliário, serão efetuadas através de uma porta na entrada de serviço

localizada a Norte da fração.

O jardim interior, será descoberto, e tem por objetivo funcionar como espaço destinado ao

aumento da entrada de luz na zona dos utentes do Centro de Dia, pelo que as portas que

promovem a ligação do jardim interior com o corredor, permanecerão normalmente fechadas.

Lavandaria

escala:S/E2

Desenho Planta do R/C

- 00.01

Mo

ve

l se

pa

rad

or

Espaço exterior

Espaço exterior

CORTE LONGITUDINAL

CORTE TRANSVERSAL

arquitectura - execução

AD1 AD1

AC1

AC2

Circulações (Centro de dia)

I.Sanitária MasculinaI.Sanitária FemininaI.Sanitária

c/banhoPedicure/manicure

Zona de descanso Zona de descanso

Sala de convívio

Gabinete de Saúde

I.Sanitária I.Sanitária

Átrio e circulações

Gab. director Creche

Gab. director C. Dia e SAD

Secretaria/tessouraria/recepção

Espaço exterior coberto Espaço exterior descoberto

Arrecadação Geral

Sala do pessoal Vest.

Entrada de Serviço (e circulações)

Ante-câmara

Cozinha

I.S.

I.S.

D10

Pátio exterior

Sala de refeições Sala de refeições

Sala das educadoras

I. Sanitária

Arrumos

Dormitório/sala polivalente

Sala de actividadesSala de actividades

Copa de leites

Mudas

Sala parqueSala de berços

C06

Circulações (creche)

35,80m²

Arrumos

Lixo

Sala de actividades

Ve1 Ve2 Ve3 Ve3

Ve4

Ve5

Ve5

Ve5

Ve5

Ve5

Ve7

Ve6

Ve3 Ve3 Ve1 Ve2

Ve8

Ve9

Ve10

Ve20

Ve12

Ve13Ve10

Ve14

Ve10

Ve3

Ve11

Ve15

Vi1

Vi2

Vi3

Vi2

Vi6

Vi6

Vi8

Vi15

Vi5 Vi5

Vi7

Vi10 Vi10 Vi10

Vi10Vi10

Ve16

Ve17

Ve19

Ve18

Vi6

Vi24

Vi17

Vi19Vi19

Vi19Vi7 vi9

Vi8

Vi6

Vi9

vi18

Vi21

vi14

vi11vi11

vi13

Vi3 Vi3

Vi4

Vi16

Vi20

Vi17

Vi22

Vc2

vi23

Pala1 Pala2

Pala4

Pala3

P1

P2

P3

P4

N

Figura 3.4 - Planta do R/C (S/E)


70

Figura 3.5 - Planta da cobertura (S/E)

Figura 3.6 - Alçados (S/E)

CORTE TRANSVERSAL I

3.32

3.82

3.00

4.20

00.00 -00.01

Figura 3.7 - Corte (S/E)


71

3.4. Enquadramento Regulamentar

A envolvente do edifício deverá satisfazer a legislação em vigor, designadamente o Regulamento

do Comportamento das Características Térmicas dos Edifícios (RCCTE - Decreto-Lei n.º

80/2006).

O edifício apresenta uma área inferior a 1000 m2, possuindo um sistema de climatização

centralizado (aquecimento e arrefecimento) de potência superior a 25 kW. Por este facto o

edifício deverá cumprir o RSECE (Decreto-Lei n.º 79/2006), que impõe:

O valor máximo da globalidade dos seus consumos energéticos para climatização,

iluminação e em equipamentos típicos designadamente para aquecimento de água

sanitária;

O limite superior da potência que é permitido instalar nesses edifícios ou frações

autónomas para os respetivos sistemas de climatização (ventilação mecânica,

aquecimento e arrefecimento);

Requisitos mínimos de QAI e da respetiva monitorização.

Os requisitos para verificação regulamentar, são aplicáveis a edifícios novos e existentes

aquando da emissão das licenças para construção e utilização e emissão de certificados após

Auditoria Energética vertentes Energia e QAI, são :

Limite de potência a instalar;

Características da envolvente;

Eficiência de sistemas energéticos;

Limites de consumo de energia;

Conforto térmico (Var < 0.2 m/s, 20º<T<25º, 50%<Hr<70% );

Caudais mínimos de ar novo;

Valores máximos das concentrações dos poluentes do ar interior;

Plano de manutenção obrigatório;

Inspeções periódicas a equipamento de AVAC;

Auditorias periódicas aos consumos energéticos e à QAI.

O n.º 1 do artigo 8º do RSECE, indica o consumo nominal específico de energia de um novo

edifício de serviços sujeito ao presente Regulamento. E nos termos do n.º 1 do artigo 2º, é


72

determinado através de uma simulação dinâmica multizona do edifício, utilizando metodologias

de simulação que obedeçam aos requisitos estabelecidos no nº 2 do artigo 13.

A Qualidade do Ar Interior é um fator determinante para a saúde e bem-estar da população. A

exposição a agentes perigosos no ar interior pode desencadear uma diversidade de efeitos

adversos, como as reações alérgicas, irritações cutâneas ou dores de cabeça.

Os sintomas resultantes de uma QAI deficitária, normalmente são os seguintes:

• Dores de cabeça, fadiga e dificuldade respiratória;

• Congestão nasal, tosse e espirros;

• Irritação da pele, olhos, garganta e nariz;

• Náuseas.

A Organização Mundial da Saúde (OMS) desenvolveu duas definições destinadas a caracterizar

os edifícios com dificuldades neste sector, que são:

Síndrome de Edifício Doente (SED) – Quando aproximadamente 30% da população do edifício

reporta os sintomas supracitados e que desaparecem após o abandono do mesmo;

Doenças Relacionadas com o Edifício (DRE) – Caso de patologias diagnosticadas por médicos,

como por exemplo, doença “do Legionário”.

De modo a evitar o desenvolvimento das patologias referidas é imprescindível que todos os

novos edifícios possuam um sistema de climatização que garanta a QAI. Assim para um edifício

novo, o artigo 4º do RSECE, define dois parâmetros de extrema importância para a QAI,

designadamente, os valores mínimos de renovação de ar dos espaços e os valores máximos de

concentração de poluentes.

O RSECE apresente no artigo 29º os requisitos de qualidade do ar que devem ser tidos em

conta.


73

3.5. Estrutura

A estrutura do edifício é composta por sapatas individuais, ligadas por lintéis de fundação entre

si. Os pilares, com as dimensões de 0.20m X 0.50m, são em betão armado e encontram-se na

sua maioria ligados entre si por vigas com as dimensões de 0.25m X 0.40m. As lajes são em

vigotas pré-fabricadas e abobadilhas cerâmicas.

Figura 3.8 - Planta Estrutural da cobertura(S/E)

3.6. Envolvente Exterior

A envolvente exterior é formada pelos elementos verticais exteriores (paredes exteriores e

envidraçados e pelos elementos horizontais (cobertura e pavimento térreo).

3.6.1. Elementos Verticais

Dos elementos verticais fazem parte as paredes exteriores, as paredes entre um espaço útil e

outro não útil, bem como as paredes interiores e os vãos envidraçados (figura 3-9).


74

Figura 3.9 - Envolventes, elementos verticais (S/E)

3.6.1.1. Parede Exterior (Par.ext1)

A parede exterior, Par.ext1(representada a vermelho), é constituída por uma parede dupla de

alvenaria de tijolo 0,15m+0,11m de espessura (resistência térmica 0.39 m².ºC/W e 0.27

m².ºC/W, respetivamente), com caixa-de-ar parcialmente preenchida com 0.04 m de isolamento

XPS (coeficiente de condutibilidade térmica 0.037 W/(m.ºC)), revestida exteriormente por duas

camadas de materiais diferentes; consistindo a camada contígua, num reboco de argamassa

bastarda com uma espessura de 0,02m (coeficiente de condutibilidade térmica 1.30 W/(m.ºC))

e última camada numa placa de isolamento XPS com tratamento hidrófugo, com uma

espessura de 0,02m (coeficiente de condutibilidade térmica 0,037 W/(m.ºC)). O pano interior é

revestido a estuque projetado com 0,02m de espessura (coeficiente de condutibilidade térmica

0.018 W/(m.ºC)). Neste tipo de solução construtiva, existem aberturas na fachada, que

permitem uma fraca ventilação da caixa-de-ar, sendo que a relação entre área de aberturas e

desenvolvimento linear da parede tem uma relação 500mm²/m< S/L<1500mm²/m, o que

conduz a uma caixa de ar fracamente ventilada.


75

1- Poliestireno extrudido com 0,02 m

2- Reboco com 0,02m

3- Alvenaria em tijolo cerâmico furado com 0,15m

4- Caixa de ar fracamente ventilada com 0,03m

5- Poliestireno extrudido (XPS) com 0,04m

6- Alvenaria em tijolo cerâmico furado com 0,11m

7- Estuque Projetado com 0,02m

Figura 3.10 - Parede exterior Par.ext1

Tabela 3.4 - Parede exterior (Par.ext1) – parâmetros térmicos

Pa

r.E

xt1

Constituição e (m)

(W/m.ºC)

R (m2.ºC/W)

U (W/m2.ºC)

Massa Volúmica

kg/m3 Massa kg/m2

Rse 0,04

0,37

XPS 0,02 0,037 0,54 40 0,8

Reboco 2 cm 0,02 1,3 0,02 2600 52,0

Tijolo 15 cm 0,15 0,39 150,0

Caixa de ar 0,03 0,09

XPS 0,04 0,037 1,08 40 1,6

Tijolo 11 cm 0,11 0,27 110,0

Estuque Projetado 0,02 0,18 0,11 825 12,0

Rsi 0,13

Resistência térmica total 2,67 r = 1,0

Mt kg/m2 326,4

Mi kg/m2 ( ≤ 150) 150,0

Msi kg/m2 EL1 150,0

EL1 - Elemento da envolvente exterior (RCCTE, Fig. VII.1)

3.6.1.2. Envidraçados

O edifício é composto por 39 vãos envidraçados exteriores, de acordo com as peças

desenhadas. Sendo que 24 dos quais são envidraçados verticais e os restantes 15 são

horizontais (claraboias). Os fatores solares e coeficientes de transmissão térmica dos


76

envidraçados e das proteções solares foram determinados com base nas soluções consideradas

no projeto de arquitetura e nos valores de referência do Anexo V do RCCTE (Decreto-Lei n.º

80/2006).

O coeficiente de transmissão térmica (U) de um vão envidraçado é função de vários fatores:

Tipo de caixilharia;

Tipo de vão;

Tipo de vidro;

Espessura da lâmina de ar;

Dispositivo de oclusão.

O RCCTE (Decreto-Lei n.º 80/2006) impõe fatores solares máximos admissíveis em função da

classe de inércia térmica e da zona climática. O concelho de Braga está inserido na zona

climática V2, e como a fração possui uma inércia térmica forte, o fator solar máximo é de 0.56

(Quadro IX do Anexo IX do RCCTE).

A proteção utilizada na generalidade dos vãos consistiu em persianas de réguas metálicas de cor

intermédia pelo exterior e cortinas ligeiramente transparentes pelo interior, cujos valores

estiveram na base de calculo do fator solar corrigido.

O fator solar de inverno utilizado, considera o valor de 0.05 para os vãos com persianas

metálicas pelo exterior, de acordo com o Quadro V.4 do RCCTE, e um fator igual ao do

envidraçado para os vãos que não têm esta proteção pelo exterior. O fator solar de verão para os

vãos com proteção exterior, foi calculado assumindo que os dispositivos de sombreamento

móveis estariam ativos a 70% e acrescendo 30% do fator solar do vidro.

(1)

em que:

g┴’ - fator solar do vão envidraçado;

g┴’ ´ – fator solar do vão envidraçado com proteção solar 100% ativas e vidro incolor;

g┴ v – fator solar do envidraçado.


77

Os envidraçados do edifício em estudo têm sensivelmente as mesmas características, sendo

apresentadas na tabela seguinte.

Tabela 3.5 - Características dos envidraçados.

En

vid

raça

do

s ve

rtic

ais

Caixilharia

Fator Solar g┴v

(Vidro)

Fator solar

Inverno g┴ inv

Fator Solar g┴ 100%

Fator Solar

g┴ verão

Dispositivos de Sombreamento

Fator Solar de

referência

Localização: N, S, E, O: Descrição: Vidro duplo, caixilharia metálica, Al com corte térmico.

0,45

0,23

0,03

0,15

Proteção solar pelo exterior

(estore), e pelo interior (do tipo cortina de cor

clara)

0,56

Os envidraçados verticais são constituídos por um vidro exterior incolor com 8 mm de

espessura e por um vidro interior incolor com 6 mm de espessura, separados por uma caixa-de-

ar com 10 mm de espessura e, têm um fator solar de 0,45. Serão colocados em caixilharia

metálica de alumínio com corte térmico, sendo caracterizada por coeficiente de transmissão

térmica de 4.91 (W/m2.C). No anexo C, apresentam-se os cálculos relativos aos diferentes

fatores solares com maior detalhe.

3.6.2. Elementos Horizontais

3.6.2.1. Laje da Cobertura

Figura 3.11 - Laje da cobertura (em terraço)


78

3.6.2.2. Pavimento Sobre o Terreno

Figura 3.12 - Laje do pavimento térreo

Tabela 3.6 - Pavimento térreo, parâmetros térmicos

Pa

v té

rreo

-1

Constituição e (m) λ(W/m.ºC) R

(m2.ºC/W) U

(W/m2.ºC)

Massa Volúmica

kg/m3

Massa kg/m2

Rsi 0,17

0,50

Betão normal 0,1 1,3 0,08 2600 260,0

Isolamento (XPS) c/ 3cm

0,05 0,037 1,35 40 2,0

Betão armado 0,15 2 0,08 40 6,0

Brita graúda 0,2 0,7 0,29 1700 340,0

Mem. Flex. Betume 0,005 0,23 0,02 1100 5,5

Resistência térmica total 1,98 r= 0,0

Mt kg/m2 613,5

Mi kg/m2 ( ≤ 150) 150,0

Msi kg/m2 EL2 150,0

EL2 - Elemento em contacto com o solo (RCCTE, Fig. VII.1)

3.6.3. Envidraçados horizontais

3.6.3.1. Claraboias

Os envidraçados horizontais são constituídos por um “vidro” incolor translucido de 6 mm com

um coeficiente de transmissão térmica de 2,70 (W/m2.C e fator solar de 0,45. Os cálculos

respeitantes aos fatores solares da tabela 3.7 encontram-se no anexo C.


79

.

Tabela 3.7 - Envidraçados horizontais, parâmetros térmicos

En

vid

raça

do

s h

ori

zon

tais

Caixilharia

Fator Solar

g┴vidro

Fator solar

Inverno g┴inverno

Fator Solar g┴100%

Fator

Solar g g┴verão

Dispositivos de Sombreamento

Fator Solar de

referência

Localização: Cobertura Descrição: Vidro duplo, caixilharia metálica, Al com corte térmico.

0,45

0,23

0,23

0,30

Proteção solar pelo interior (do

tipo cortina de cor clara)

0,56

Área total = 13,60 m2; U = 2,65 W/m2.ºC; U.A = 36,040 (W/ºC).

3.7. Envolvente interior

3.7.1. Parede Interior (Pint. 1)

1- Estuque projetado de elevada dureza : 0,02 m

2- Tijolo cerâmico furado : 0,11m

3- Estuque projetado de elevada dureza : 0,02 m

Figura 3.13 - Parede interior Pint.1


80

Tabela 3.8 - Parede interior (Par.int.1), parâmetros térmicos.

Pa

r.In

t1

Constituição e (m)

λ (W/m.ºC)

R (m2.ºC/W)

U (W/m2

Massa Volúmica

kg/m3 Massa kg/m2

Rsi 0,13

1,33


Tijolo 11 cm 0,11 0,27 150,0


Rsi 0,13

Resistência térmica total 0,75 r = 1,0

Mt kg/m2 214,0

Mi kg/m2 ( ≤ 300) 300,0

Msi kg/m2 EL3 214,0

EL3 - Elemento da envolvente interior (RCCTE, Fig. VII.1)

3.7.2. Inércia Térmica

A massa superficial útil por metro quadrado de área de pavimento (It) é calculada pela seguinte

expressão:

(2)

Em que,

Msi – massa superficial útil do elemento i (kg/m2);

Si – área de superfície inferior do elemento i (m2);

Ap – área útil de pavimento (m2);

ri – fator de correção (toma os valores 0,5 e 1,00 dependendo da resistência térmica do isolamento)

De acordo com as características de referência apontadas no Anexo VII do (Decreto-Lei n.º

80/2006), e segundo o quadro VII.6 do mesmo Anexo, a classe de inércia da fração autónoma,

cujo cálculo detalhado se apresenta no Anexo C, é Forte.

Tabela 3.9 - Classes de inércia térmica


81

3.7.3. Pontes Térmicas

As pontes térmicas são zonas da envolvente dos edifícios onde, devido à sua geometria ou à

existência de materiais com elevada condutibilidade térmica, o calor do ambiente interior

encontra um caminho fácil – uma ponte – para se transmitir ao exterior. Dado que os fluxos de

calor percorrem o caminho de menor resistência térmica, as pontes térmicas contribuem para

um mau desempenho energético.

Estas podem ser distinguidas em duas situações distintas, pontes térmicas planas e pontes

térmicas lineares. Segundo o RCCTE (Decreto-Lei n.º 80/2006) uma ponte térmica plana é uma

heterogeneidade inserida em zona corrente da envolvente exterior ou da envolvente interior em

contacto com espaços não úteis, tais como pilares, talões de viga e caixas de estore. A ponte

térmica é quantificada multiplicando o valor de coeficiente de transferência térmica pela área.

Para o presente edifício não existem pontes térmicas planas.

Uma ponte térmica linear corresponde à ligação de dois elementos construtivos exteriores e é

uma singularidade da envolvente em que o fluxo térmico é bidimensional ou tridimensional

assimilada a uma perda térmica por unidade de comprimento. A ponte térmica é quantificada

multiplicando o valor do coeficiente de transmissão térmica linear () pelo desenvolvimento. Os

coeficientes de transmissão térmica linear são obtidos através das tabelas IV.2.1, IV.2.2 e IV2.3

do RCCTE (Decreto-Lei n.º 80/2006). Na tabela seguinte são apresentadas o valor das pontes

térmicas existentes no edifício.


82

Figura 3.14 - Ponte térmica plana

Tabela 3.10 - Perdas térmicas lineares.

Pontes Térmicas Lineares Ligações entre:

Tipo ligação Comprimento

(m) Ψ

(W/m.C) B*Ψ

(W/C)

Fachada com os pavimentos térreos A 146,69 0,60 88,01

Fachada com pavimentos não aquecidos e exteriores

B 9,00 0,65 5,85

Fachada com pavimentos intermédios C 0 0 0,00

Fachada com cobertura inclinada ou terraço

D 146,76 0,37 54,30

Fachada com varanda E 0 0 0,00

Duas paredes verticais F 32,77 0,2 3,28

Fachada com caixa de estore G 26,12 0 0,00

Fachada com padieira, ombreira ou peitoril

H 242,31 0,2 48,46

Total 199,90

Tabela 3.11 - Parede interior – em contacto com o espaço não útil; Cálculo do coeficiente

Pisos Nº do espaço Designação Au[m2] Ai[m2] Ai/Au Espaço não útil τ Ψ

0 D01 Pedicure 61,50 7,50 0,12 Armazém (S02) 0,12 0,6


83

3.8. Sistema de Climatização

A presente instalação é basicamente constituída por um sistema “VRF”, que consiste num

sistema centralizado formado por um equipamento produtor de água fria/quente (bomba de

calor), a instalar num espaço anexo ao edifício – Cobertura Exterior, complementadas por

unidades terminais – ventiloconvectores a instalar nos locais a climatizar. A ventilação será

assegurada por um sistema de extração mecânico e por grelhas de admissão autorreguláveis.

3.8.1. Sistema de ventilação

As zonas de serviço terão um sistema de ventilação independente do das zonas úteis. Atendendo

à extensão do edifício só serão apresentados os cálculos para a rede de condutas relativas às

zonas úteis, neste trabalho.

Tendo em conta que a ventilação natural é mais económica tanto na fase de construção como

ao longo da vida do edifício (manutenção), o sistema de ventilação adotado será do tipo “Misto” :

Natural no domínio da “admissão” e Mecânico no que se refere à “extração”. Sendo o controlo

dos caudais assegurado pelo dimensionamento criterioso das condutas (providas de registos se

necessário) ou por sensores/sinalizadores de presença. Os sensores poderão ser idealizados

por forma a que o ventilador de extração (com caudal variável), receba informação sobre os

espaços efetivamente em utilização, sendo seu nível de funcionamento determinado/regulado de

acordo com os espaços a ventilar.

A ventilação natural resulta de diferenças de pressão causadas pela exposição ao vento, pela

exaustão mecânica e pelo efeito chaminé derivado do efeito da diferença de temperaturas

interior-exterior. A ventilação natural por si só, não pode assegurar uma taxa de renovação

constante, sendo que essa lacuna pode ser colmatada pelo recurso complementar a ventilação

mecânica, associada à utilização de dispositivos de admissão de ar novo autorreguláveis,

colocados nas fachadas ou vãos exteriores. Os sistemas de ventilação mecânica devem ser

dimensionados para colocar o edifício em depressão (ou sobrepressão) adequada, por forma a

evitar desequilíbrios indesejáveis.


84

A velocidade do ar nos compartimentos, nas zonas ocupadas, não deverá ultrapassar os 0,2

m/s; para esse efeito serão utilizados anemómetros estrategicamente colocados.

A admissão de ar novo será feita por grelhas autorreguláveis, nos vãos e paredes exteriores. O ar

viciado nos compartimentos principais será exaurido por grelhas alojadas nos tetos ou no cimo

das paredes – nestes espaços é criado um efeito de depressão cuja compensação é efetuada

pelas grelhas autorreguláveis (ver figura 3.15). Por outro lado a ventilação das zonas de serviço

(incluindo zonas de circulação) será feita separadamente por condutas e ventiladores próprios.

Os ventiladores de extração (V1 e V2) serão instalados na cobertura do edifício (ver peças

desenhadas, (Anexo A), e posicionados de forma a minimizar o diâmetro das condutas. O tempo

de funcionamento pode ser determinado por relógio, detetores de CO2, por sensores ou por

processo manual, como acima indicado.

Existem registos de regulação de caudal automáticos nas grelhas de admissão de ar novo e

extraído de todos os espaços principais. Nas salas de atividades, quartos, salas polivalentes,

arrecadações e refeitório estes serão motorizados e permitirão a variação do caudal entre um

valor máximo (caudal de projeto) e um valor mínimo (caudal nominal). Estes registos são

atuados em função da iluminação do respetivo espaço

O controlo de temperatura é efetuado através de sondas de temperatura de interior e de exterior,

ligadas a um controlador. Este controlador comunica com o sistema de GTC.

Ventiladores de cobertura, associados a redes de condutas, fazem a extração através de bocas

de aspiração inseridas nos diferentes espaços, conforme assinalado nas peças desenhadas . A

compensação dos caudais exauridos nas zonas de serviço será realizada através de grelhas

instaladas nas paredes exteriores das zonas de circulação e de acesso às instalações de serviço.

A cozinha terá sistema de ventilação autónomo.

A determinação dos caudais de extração do ar viciado foi feita com base no anexo VI do RSECE e

na norma NP 1037-1.


85

Figura 3.15 - Entradas de ar autorreguláveis. Fonte : S&P

Figura 3.16 - Entradas de ar autorreguláveis. Fonte: S&P

Tabela 3.12 - Dados relativos à seleção dos ventiladores

Ventilador V1 Dados PCL PCD Totais

Centrífugo Caudal [m3/h] 1702,0 Pressão estática [Pa] 58,1 25,8 83,9

Ventilador V2 Centrífugo Caudal [m3/h] 3363,0 Pressão estática [Pa] 56,8 68,2 125,0

Legenda:

PCL = perda de carga localizada; PCD = perda de carga distribuída

Tabela 3.13 – Caraterísticas dos ventiladores

Ventilador V1 V2

Potência 600 W 250 W Ponto de funcionamento (Fi) F1 F2 Tipo 12P 8 P


86

Figura 3.17 - Curva da instalação (x = Q [m3/s]; y = H [Pa]; F1,F2 – Ponto de funcionamento)

∆H = K.Q2 (3)

Em que, ∆H – perda de carga [Pa]

K – Constante

Q – Caudal [m3/h]

Figura 3.18 - Curvas dos ventiladores , (Fonte: S&P)


87

Figura 3.19 - Condutas de extração nas zonas úteis

3.8.2. Sistema de Aquecimento/Arrefecimento

Esta instalação é basicamente constituída por um equipamento produtor de água fria/quente a

instalar num espaço anexo ao edifício, como acima referido; e por unidades terminais –

ventiloconvectores, a instalar nos locais a climatizar.

A unidade produtora de água fria/quente realiza em permutadores separados, sistema de 2

tubos, as funções de só frio, só calor e frio. A unidade terá como características mínimas as

seguintes capacidades (Tabela 3.13), calculadas de acordo com as necessidades do projeto,

Tabela 3.13 - Características da unidade produtora água fria/quente.

Características técnicas Frio (kW) Calor (kW)

33,5 37,5

B1

B

B1 B1 B1 G1 H I2 I3

C D EF

G I

I1

F1

F2

F3

F4

F5

A

A2 A4

A5

A1

A6 A7

A3

V1 V2

N

Rede de Condutas de extração

Conduta de Extração Horizontal

Grelha de Passagem Interior

Simbologia

Boca de Extração Ventilador V1, V2

Diâmetro [mm]

T

Ventilador (espaços úteis)


88

3.8.2.1. Unidade exterior de ar condicionado

O programa dimensiona a “Unidade exterior de ar condicionado” para sistema VRV-IV Classic

(Volume de Refrigerante Variável). Tem-se assim uma bomba de calor, para gás R-410A,

alimentação trifásica 400V/50Hz, modelo RXYQ12T "DAIKIN", potência frigorífica nominal

33,5 kW (temperatura de bolbo húmido de ar interior 19°C, temperatura de bolbo seco do ar

exterior 35°C), EER = 3,73, SEER = 6,96, ESEER = 5,5, limite de funcionamento de temperatura

de bolbo seco do ar exterior em arrefecimento desde -5 até 43°C, potência calorífica nominal

37,5 kW (temperatura de bolbo seco de ar interior 20°C, temperatura de bolbo seco do ar

exterior 7°C), COP = 4,12, limite de funcionamento de temperatura de bolbo seco do ar exterior

em aquecimento desde -20 até 15,5°C, possibilidade de ligação de até 26 unidades interiores

com uma percentagem de capacidade mínima de 50% e máximo de 130%, controlo através de

microprocessador, compressor scroll hermeticamente vedado, com controlo Inverter,

1685x930x765 mm, peso 268 kg, pressão sonora 61 dBA, pressão estática do ar 78 Pa, caudal

de ar 185 m³/min, comprimento total máximo da tubagem de arrefecimento 1000 m,

comprimento máximo entre unidade exterior e unidade interior mais distante 165 m (190 m

equivalentes), diferença máxima de altura de instalação 90 m se a unidade exterior se encontra

por cima das unidades interiores e 90 m se encontra-se por baixo, comprimento máximo entre o

primeiro kit de ramificação (ligação Refnet) de tubagem de arrefecimento e unidade interior mais

distante 40 m, bloco de terminais F1-F2 para cabo de 2 fios de transmissão e controlo (bus D-III

Net), com temperatura de refrigerante variável para a melhora da eficiência estacional, ecrã de

configuração e software que faz que a colocação em funcionamento, a configuração e a

personalização sejam mais rápidas e exatas, e possibilidade de instalação em interior como

resultado da alta pressão estática externa de ar, tratamento anticorrosivo especial do permutador

de calor, função de recuperação de refrigerante, carga automática adicional de refrigerante,

prova automática de funcionamento e ajuste de limitação de consumo de energia (função I-

Demand).


89

Figura 3.20 - Unidade exterior (à esquerda); unidade interior VRF (à direita,VC), (Fonte: Topinformática)

3.8.2.2. Ventiloconvectores

O sistema VRV (sigla de Variable Refrigerant Volume - volume de fluido frigorigéneo variável),

também a conhecido na indústria como Variable Refrigerant Flow (VRF), baseia-se na tecnologia

de bomba de calor e inverter da Daikin. Um sistema VRV/VRF continua a ser o (único) sistema

comercial que ajusta continuamente o volume de fluido frigorigéneo no sistema para

corresponder exatamente ao requisito de aquecimento ou arrefecimento em cada área, para um

ótimo conforto e uma eficiência energética máxima.

O sistema de ventiloconvectores (VC) destina-se a tratar o ambiente das salas e zonas de alguns

serviços a seguir indicados. O modelo escolhido foi o de parede a dois tubos. Cada VC deve ser

constituído pelos seguintes elementos:

- Caixa de mistura;

- Filtragem;

- Baterias de arrefecimento/aquecimento;

- Ventilador de três velocidades.

A comutação do calor/frio nas redes de alimentação aos VC deve ser afeta ao sistema de gestão

técnica centralizado por simples atuação de válvulas de comando elétrico. Deve ser previsto um

“change-over” automático.


90

No estabelecimento dos circuitos de alimentação dos VC deve ter-se em atenção a orientação

das salas servidas.

3.8.2.3. Tubagem de esgoto

A tubagem deverá ser em PVC rígido, classe 4 kg/cm², com sifões na saída das unidades e a

inclinação mínima de 1%, incluindo-se no fornecimento todos os suportes, acessórios e ligações.

Os esgotos da rede AVAC devem ser conduzidos para uma câmara de arrefecimento, antes de

serem lançados na rede geral (de águas pluviais).

Faz parte da Empreitada a sua ligação ao ponto de esgoto existente para o efeito.

3.9. Águas Quentes Sanitárias (AQS)

O RCCTE (Decreto-Lei n.º 80/2006) obriga a que sejam instalados coletores solares térmicos

em todos os edifícios desde que a exposição solar seja adequada, sendo obrigatório o recurso a

sistemas solares térmicos para produção de AQS, na base de 1 m2 de coletor por ocupante

convencional previsto para edifícios de habitação e de 2,5 m2 de coletor por cada 100 litros

diários (60 C) de consumo para edifícios de serviços, podendo esse valor ser reduzido de forma

a não ultrapassar 50% da área de cobertura total disponível. Considera-se que existe exposição

solar adequada sempre que a cobertura, em terraço ou inclinada no quadrante Sul, não seja

sombreada por obstáculos consideráveis entre o período que compreende duas horas depois do

nascer do sol e duas horas antes do ocaso.

O valor da contribuição do sistema de coletores solares para aquecimento das AQS (Esolar), é

obtido através do programa SOLTERM do LNEG. O sistema é constituído por coletores comuns,

depósito e apoio individual que neste caso é um termoacumulador elétrico, com pelo menos 100

mm de isolamento térmico.

Tendo em atenção as indicações dadas pela legislação, estimou-se que o consumo diário de

AQS seria de 100 litros e a área de coletores a mínimo exigida (2,5 m2). Com o auxílio do


91

programa SOLTERM foi selecionado um coletor com 5,85 m2 (3 módulos) da marca Solarinox,

e um volume de armazenamento de 500 litros e foi obtida a energia fornecida pela instalação

solar de 2169 kW.h/ano. Assim o termoacumulador elétrico terá que fornecer 563 kW.h/ano de

energia para aquecimento das AQS. As listagens do SOLTERM são apresentadas no Anexo E.

Figura 3.21 – Componente solar térmico, (Fonte: Solterm 5.1/LNEG)

3.10. Caracterização dos Espaços – análise nominal

A caracterização dos espaços resulta do projeto de especialidades do edifício em estudo.

3.10.1. Ocupação

De acordo com o Anexo XV do RSECE (Decreto-Lei n.º 79/2006) para o tipo de edifício referente

a edifícios de serviços, a ocupação utilizada na simulação com perfis nominais é de 10

m2/ocupante.

3.10.1.1. Caudais Mínimos de Ar Novo

De acordo com o Anexo VI do RSECE (Decreto-Lei n.º 79/2006) os caudais mínimos de ar novo

utilizados na análise nominal são os apresentados na tabela 3-14.

O valor do caudal mínimo de ar novo regulamentar é afetado ainda pela eficiência de ventilação

que foi considerada de 100%.


92

3.10.2. Potência de Iluminação

As potências de iluminação interior a instalar nos diversos espaços foram obtidas através do

projeto da especialidade – Eletricidade.

A potência de iluminação exterior é de 1000 W ao qual é considerando o perfil constante

indicado pelo RSECE (Decreto-Lei n.º 79/2006) de 5400 horas de funcionamento por ano.

Assim a energia consumida anualmente é de 5400 kWh/ano.

3.10.3. Potência dos Equipamentos

De acordo com o Anexo XV do RSECE (Decreto-Lei n.º 79/2006) as potências de utilização de

equipamentos usadas na análise nominal, para instituições desta natureza (centro de dia), é de

10 W/m2.

3.11. Caracterização dos Espaços – análise real

A caracterização dos espaços com perfis reais resulta do horário de funcionamento legal do

edifício e da experiência após a abertura do edifício – período das 7 às 20 h .

3.11.1. Caudais Mínimos de Ar Novo

Como se considera a eficiência de ventilação de 100% obtemos os caudais efetivos apresentados

na tabela seguinte (Tabela 3-14).


93

Tabela 3.14 - Caudais mínimos de ar novo

CAUDAIS MÍNIMOS DE AR NOVO - Espaços úteis

COMPARTIMENTO ÁREA (m2)

Ocupação Nominal (Proj.)

Ocupação Nominal calcul.

Ocupação Nominal Arredon. [m

3/h.

oc]

RSE

CE

ocup

ação

Caudal RSECE Ocupação

[m3/h.m2] RSECE Área

[m3/h] Caudal RSECE

Área Eficiência

Veloc [m/s]

Caudal de Ar novo [m3/h]

Serviços

S04 - Sala do pessoal 10,25 8 1,302 1 30 30 20 205 1 4 205

S06 - Vestiário 5,40 2 0,686 1 10 10 10 54 1 4 54

S09 - Vestiário 4,59 2 0,583 1 10 10 10 45,9 1 4 46

S10 - Entrada serviço 38,00 1 4,826 5 5 25

1 4 25

S12 - Arrumos 3,20 1 0,406 0 5 0

0 1 4 0

S13 - Armazenamento 6,10 1 0,775 1 5 5

0 1 4 5

S14 - Câm. frigorificas 4,50 1 0,571 1 5 5

0 1 4 5

S15 - Ante-câmara 6,20 1 0,787 1 5 5

0 1 4 5

Centro de Dia

D01 - Pedicure 5,50 2 0,698 1 30 30 5 27,5 1 4 30

D02 - Z. descanso 19,90 2 2,527 3 45 135 4 79,6 1 4 135

D04 - Z. descanso 19,90 2 2,527 3 45 135 4 79,6 1 4 135

D06 - S. atividades 26,70 10 3,391 3 30 90 20 534 1 4 534

D08 - Circulações 60,00 0 7,620 8

0 5 300 1 4 300

D09 - S. refeições 53,00 20 6,731 7 35 245 14 742 1 4 742

D11 - Sala convívio 25,65 10 3,257 3 30 90 20 513 1 4 513

D12 - Gab.e saúde 12,05 2 1,530 2 35 70 5 60,25 1 4 70


94

CAUDAIS MÍNIMOS DE AR NOVO - Espaços úteis (continuação)

COMPARTIMENTO ÁREA (m2)

Ocupação Nominal (Proj.)

Ocupação Nominal calcul.

Ocupação Nominal Arredon. [m

3/h.

oc]

RSE

CE

ocup

ação

Caudal RSECE Ocupação

[m3/h.m2] RSECE Área

[m3/h] Caudal RSECE

Área Eficiência

Veloc [m/s]

Caudal de Ar novo [m3/h]

Creche

C01 - S.de refeições 19,30 25 2,451 2 35 70 20 386 1 4 386

C02 - S.e educadoras 11,05 3 1,403 1 30 30 5 55,25 1 4 55

C03 - Arrumos 3,85 1 0,489 0

0

0 1 4 0

C05 - S. atividades 34,60 17 4,394 4 30 120 20 692 1 4 692

C07 - Dormitório 44,05 29 5,594 6 45 270 30 1321,5 1 4 1322

C08 - S.atividades 21,80 12 2,769 3 30 90 20 436 1 4 436

C11 - Sala parque 17,10 5 2,172 2 30 60 20 342 1 4 342

C12 - Sala de berços 18,25 5 2,318 2 30 60 20 365 1 4 365

Administração

A01 - Átrio 50,40 0 6,401 6

0 5 252 1 4 252

A03 - Gabinete 12,05 1 1,530 2 35 70 5 60,25 1 4 70

A04 - Gabinete 12,05 1 1,530 2 35 70 5 60,25 1 4 70

A05 - Secretaria 12,05 3 1,530 2 30 60 15 180,75 1 4 181

TOTAL [m3/h]= 6974


95

3.11.2. Iluminação

As potências de iluminação foram consideradas as mesmas das nominais, devido à falta de

dados mais precisos.

3.11.3. Equipamentos

As potências dos equipamentos foram consideradas as mesmas das nominais, por falta de

dados mais precisos.


96

4. SIMULAÇÃO


97

4.1. Introdução

Os requisitos energéticos serão calculados com base nos padrões nominais de utilização dos edifícios,

definidos para a tipologia considerada no Anexo XV do Decreto-Lei n.º 79/2006. A simulação do

funcionamento do edifício utilizando os padrões nominais irá dar origem à obtenção do consumo nominal

específico (IEE) que será comparado com o respetivo valor de referência limite. O IEE traduz o consumo

nominal específico de um edifício, ou seja, a energia necessária para o funcionamento de um edifício

durante um ano tipo, sob padrões nominais de funcionamento e por unidade de área ou por unidade de

serviços prestado, de forma a permitir comparações objetivas entre diferentes imóveis.

Os consumos reais podem variar bastante dos indicados e dependem das atitudes e padrões de

comportamento dos utilizadores. O valor de referência para este indicador (IEE) está definido no Decreto

Lei 79/2006 de 4 de Abril para edifícios cuja licença ou autorização de construção é posterior a 4 de

Julho de 2006, bem como para edifícios já existentes aquela data. Nos casos de edifício ou frações

autónomas com mais de uma tipologia de atividade, o IEE e IE correspondem a valores ponderados de

acordo com as áreas afetas a cada tipologia. Na simulação térmica do edifício considerou-se que o

sistema de climatização funciona sempre que o espaço tem ocupação e de acordo com os perfis reais

indicados nas tabelas apresentadas no Anexo F.

De seguida apresenta-se a simulação no programa Cypeterm.

4.2. Simulação Cypeterm/EnergyPlus

Este programa de cálculo automático, permite realizar o cálculo das necessidades de aquecimento,

arrefecimento e climatização de edifícios de modo a garantir condições de conforto térmico aos

ocupantes, e tendo em conta a minimização das condensações superficiais no interior dos elementos da

envolvente, de acordo com a legislação em vigor.

A sequência de trabalho é a seguinte:

1-Criação de obra nova. Introduza o nome da obra, ao “Aceitar” abrir-se-á o assistente introdução dos

dados gerais da obra;

2-Criação de plantas e grupos de plantas. A definição de plantas é comum a qualquer das instalações

possíveis;

3-Selecção do tipo de instalação. Premindo sobre os separadores inferiores pode-se escolher o tipo de

instalação: Cypeterm, Climatização, etc.;


98

4-Importação de ficheiros DXF, DWG ou DWF. Para servir de máscara e introduzir a geometria em planta

das instalações.

5-Introdução de tramos verticais e horizontais. Com o apoio na máscara de DXF, DWG ou DWF e ativando

as capturas oportunas. Define-se o grupo de plantas inicial e final, material, etc.

6-Introdução de elementos. Com as opções do menu Elementos;

7-Edição completa da instalação em planta. Pode mover-se, duplicar, criar simetrias, rodar, etc. toda a

instalação em planta ou a parte, selecionadas com as opções do menu Edição;

8-Cópia de grupos. Depois de finalizar a definição de um grupo de plantas, no caso de ter outros grupos

iguais ou semelhantes;

9-Dimensionamento da instalação. Efetua-se com a opção “Cálculo – Dimensionar”. O programa verifica

a instalação com os dados indicados e dimensiona-a se for necessário. Nesta fase pode-se efetuar a

exportação para o EnergyPlus.

10-Verificação da instalação. Depois do cálculo verifica os resultados obtidos - opção “Cálculo, Resultados

e Verificar”;

11-Obtenção de listagens e desenhos. Finalmente obtém-se os desenhos de execução e listagens,

utilizando os botões Desenhos da obra e Listagens da obra, respetivamente.

4.2.1. Descrição do Edifício

O primeiro passo para a criação de uma obra é a descrição do edifício. Nesta fase são preenchidas as seguintes informações:

Tipo de edifício: Local público ( figura 4.1);

Distrito: Braga;

Município: Braga;

Altitude: 193 m;

Rugosidade: Periferia de uma zona urbana ou numa zona rural (II);

Exposição ao vento: Região A;

Plantas/Grupos: Cobertura e Rés-do-chão (desnível acima da rasante 0.1 m e altura média do piso 3.61 m);

Definição da orientação.


99

Figura 4.1 – Escolha da tipologia do edifício

4.2.2. Elementos

O programa contém uma biblioteca de materiais e elementos da publicação do LNEC – ITE50,

permitindo editar as espessuras dos materiais para diferentes tipologias.

Dando sequência a este procedimento foram inseridas os seguintes elementos de construção, definidos

anteriormente e presentes nas plantas do edifício:

Muros e divisões:

Paredes exteriores;

Paredes interiores;

Lajes:

Pavimento térreo;

Laje de cobertura;

Aberturas:

Envidraçados;

4.2.3. Compartimentos

Neste separador definem-se os tipos de compartimentos existentes na planta. Define-se o revestimento

das paredes, pavimentos e tetos, a descrição tipo e a referência. Os compartimentos encontram-se

tipificados numa biblioteca, sendo possível editá-los ou criar novos compartimentos.

Na descrição do compartimento é possível definir os parâmetros de projeto:


100

- Parâmetros de cálculo para o estudo térmico:

Habitável;

Não habitável;

- Parâmetro de cálculo para o estudo da climatização:

Climatizado (todos os espaços úteis exceto instalações sanitárias, arrumos e armazém – S02);

Aquecido ou arrefecido;

Condições:

-Temperatura de verão (25 ºC);

- Temperatura de inverno (20ºC);

- Humidade relativa (50 %);

Ocupação:

-Número de pessoas (definido dependendo do número total de pessoas relativo a cada compartimento e

definido o tipo de atividade aí presente);

Iluminação:

-Potência (definido segundo a caracterização já apresentada anteriormente);

-Tipo (fluorescente com reatância);

Ventilação:

-Por pessoa, m3/h;

- Por unidade de superfície, m3/(h.m2);

-Verificar a renovação de ar (sim);

- Retorno de ar (não);

-Outras cargas:

- Potência por superfície (definido segundo a caracterização já apresentada anteriormente).


101

No separador “compartimentos” é ainda possível inserir atividades para o cálculo da necessidade (perfis

nominais de utilização) e atividades para o cálculo de cargas (perfis reais de utilização). Os perfis médios

reais utilizados encontram-se no Anexo F.

4.2.4. Instalação

Permite a definição e introdução dos equipamentos (bombas de calor, ventiloconvectores, radiadores,

etc.), de tubagens, condutas, difusores e radiadores entre outros. O programa faz o dimensionamento

completo do sistema utilizando equipamentos principalmente de casas comerciais.

Figura 4.2 – Vista 3D da instalação AVAC (S/E)

4.2.5. Resultados

No separador resultados , é possível realizar o cálculo da obra, visualizar os resultados calculados, pontes

térmicas, sombreamentos e esquema VRF.

4.2.6. Listagens

Este separador permite imprimir as principais listagens da obra (dados gerais, orçamentos e memoria de

cálculo).


102

4.2.7. Desenhos

Permite imprimir os desenhos da obra em qualquer periférico (instalado), ou ficheiros DXF ou DWG.

4.2.8. Exportação

Permite exportar a obra para outros módulos bem como para o EnergyPlus a fim de possibilitar a

realização da simulação dinâmica multizona.

4.3. Base de dados climáticos

O Cypeterm já considera internamente os parâmetros climáticos do regulamento português (Solterm). Ao exportar para o EnergyPlus deve ser utilizado um ficheiro EPW com os dados climáticos, podendo ser utilizados os fornecidos pelo LNEG.

4.3.1. Resultados

A exportação para o EnergyPlus aproveita os dados introduzidos nos módulos de Cypeterm e

Climatização mediante a sua interface gráfica.

A obtenção de resultados, após o cálculo com o EnergyPlus, sem necessidade de instalação

independente, permite ao utilizador estudar os dados obtidos de uma forma direta. O programa calcula

as cargas térmicas, considerando uma gama de temperaturas de conforto definida pelo utilizador,

variando em cada ciclo os dados físicos de execução do programa face às alterações das condições

interiores e exteriores.

Finalizado o cálculo, é possível visualizar no ecrã a percentagem da necessidade de aquecimento de

todos os compartimentos climatizados do edifício para um dia selecionado do ano (inverno) e de

arrefecimento para outro dia (verão); referindo-se ao dia do ano de maior necessidade de aquecimento ou

de arrefecimento respetivamente. É ainda possível visualizar as necessidades de aquecimento e de

arrefecimento mensal de todos os compartimentos do edifício. Seguidamente, são apresentadas as

necessidades térmicas de aquecimento (Tabela 4.2 e Figura 4.3) e arrefecimento (Tabela 4.2 e Figura

4.4) do edifício.


103

4.3.1.1. Necessidade térmica de aquecimento dos compartimentos do edifício

Tabela 4.1 - Necessidade térmica mensal e anual de aquecimento

Compartimento Superfícies

(m²)

Meses (kWh/m2) Total (kWh/m2) Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

P01_E01 Quarto2 21.37 20.33 15.76 14.88 10.40 5.82 1.10 0.02 0.02 0.39 5.03 14.26 20.03 108.05

P01_E02 Corredor 62.33 45.50 35.35 32.05 22.81 11.07 2.97 0.69 0.73 2.54 11.88 31.81 44.56 241.97

P01_E06 Corred. 41.57 43.94 34.58 31.41 22.91 11.72 3.40 0.74 0.77 2.61 12.02 30.89 43.18 238.16

P01_E07 Sala-Pessoal 19.76 78.45 61.97 58.82 44.38 24.87 8.38 2.09 2.27 6.27 24.18 56.21 76.41 444.30

P01_E08 Quarto 22.32 16.15 12.60 12.01 8.51 4.91 0.89 0.02 0.01 0.29 4.00 11.39 16.05 86.83

P01_E10 Sala Atividades 28.89 71.41 56.08 53.24 40.41 23.19 8.05 1.96 1.98 4.99 20.17 50.06 69.30 400.84

P01_E15 Sala de Estar 29.93 5.04 3.38 2.64 1.40 0.35 0.07 - - 0.01 0.21 2.72 5.33 21.14

P01_E16 Refeitorio 54.55 4.15 2.79 1.73 0.70 0.13 0.02 - - 0.00 0.16 2.34 4.34 16.36

P01_E20 Receção 13.99 0.72 0.07 0.18 - - - - - - - - 0.76 1.74

P01_E21 Diretor C.Dia 12.86 0.01 - - - - - - - - - - 0.00 0.02

P01_E22 Diretor Creche 13.13 0.27 0.01 0.03 - - - - - - - - 0.28 0.59

P01_E24 Ga.Med.1 13.80 1.12 0.30 0.33 - - - - - - - 0.06 1.27 3.08

P01_E25 Cozinha 48.74 32.62 25.88 24.36 17.81 10.23 0.53 0.00 0.01 0.33 10.19 24.01 32.11 178.09

P01_E27 Hall.1 53.50 6.69 3.92 2.51 0.72 0.09 - - - - 0.15 3.50 7.29 24.87

P01_E28 Sala-Educadora 13.55 73.70 57.91 53.84 39.09 19.83 5.54 1.19 1.32 4.19 19.68 51.77 71.71 399.75

P01_E29 Refeitorio.1 22.06 3.97 2.77 1.94 0.71 0.06 0.01 - - 0.00 0.17 2.23 4.17 16.04

P01_E30 Sala.Ativ.creche 36.43 38.98 30.10 26.20 20.71 10.64 3.62 0.73 0.85 2.50 11.02 26.98 37.85 210.18

P01_E31 Corred.Creche1 35.59 40.83 31.88 28.60 20.27 9.51 2.44 0.41 0.44 1.94 9.93 28.07 40.11 214.42

P01_E34 Sala.Ativ.Crehe.2 22.91 40.74 31.39 27.44 21.86 11.58 4.06 0.84 0.91 2.67 11.61 28.10 39.77 220.98

P01_E35 Dormitório.Creche 50.33 5.82 4.19 3.22 1.72 0.37 0.06 - - 0.02 0.41 3.39 5.99 25.18

P01_E38 Sala.Berços 21.32 12.54 9.00 7.31 4.68 1.53 0.27 - - 0.03 1.07 7.40 12.67 56.51

Total 638.91 26.42 20.40 18.44 13.34 6.90 1.87 0.39 0.42 1.32 6.81 18.24 25.99 140.54

kWh/m2

Figura 4.3 – Necessidade térmica de aquecimento


104

4.3.1.2. Necessidade térmica de refrigeração dos compartimentos do edifício

Tabela 4.2 - Necessidade térmica mensal e anual de arrefecimento

Compartimento Superfícies

(m²)

Meses (kWh/m2) Total (kWh/m2) Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

P01_E01 Quarto2 21.37 - - - - - - - - - - - - 0.00

P01_E02 Corredor 62.33 - - - - - 0.00 0.33 0.37 - - - - 0.70

P01_E06 Corred. 41.57 - - - - - - 0.02 0.01 - - - - 0.03

P01_E07 Sala-Pessoal 19.76 - - - - - 0.01 0.74 1.00 0.01 - - - 1.76

P01_E08 Quarto 22.32 - - - - - - - - - - - - 0.00

P01_E10 Sala Atividades 28.89 - - - - - 0.01 0.86 1.39 0.15 - - - 2.41

P01_E15 Sala de Estar 29.93 - - - - - 0.07 0.92 1.36 0.27 - - - 2.62

P01_E16 Refeitorio 54.55 - - - - - 0.26 1.51 1.95 0.59 - - - 4.32

P01_E20 Receção 13.99 - - - 0.04 1.60 2.25 6.03 6.14 2.74 0.94 - - 19.75

P01_E21 Diretor C.Dia 12.86 - - 0.02 0.22 2.62 2.90 6.89 6.88 3.46 1.88 - - 24.87

P01_E22 Diretor Creche 13.13 - - - 0.03 1.41 2.08 5.79 5.90 2.61 0.83 - - 18.64

P01_E24 Ga.Med.1 13.80 - - - - 0.19 0.93 3.74 3.98 0.86 0.00 - - 9.70

P01_E25 Cozinha 48.74 - - - - - - 0.29 0.21 - - - - 0.49

P01_E27 Hall.1 53.50 - - - 0.03 0.47 2.16 4.49 4.71 1.85 0.16 - - 13.86

P01_E28 Sala-Educadora 13.55 - - - - - 0.08 1.38 1.74 0.10 - - - 3.30

P01_E29 Refeitorio.1 22.06 - - - - - 0.29 1.54 1.50 0.05 - - - 3.39

P01_E30 Sala.Ativ.creche 36.43 - - - - - 0.12 1.61 2.18 0.30 - - - 4.20

P01_E31 Corred.Creche1 35.59 - - - - - - 0.08 0.08 - - - - 0.16

P01_E34 Sala.Ativ.Crehe.2 22.91 - - - - - 0.05 1.34 1.93 0.26 - - - 3.58

P01_E35 Dormitório.Creche 50.33 - - - - - 0.08 0.81 0.85 0.01 - - - 1.75

P01_E38 Sala.Berços 21.32 - - - - - - 0.37 0.48 - - - - 0.85

Total 638.91 - - - 0.01 0.16 0.40 1.44 1.62 0.46 0.09 - - 4.18

kWh/m2

Figura 4.4 – Necessidade térmica de arrefecimento

4.3.1.3. Cálculo do indicador de eficiência energética (IEE)

O IEE é um valor indicativo do consumo energético por m2 de um determinado espaço. Serve também

para verificar se o edifício satisfaz o requisito energético aplicável do RSECE – anterior legislação (e do


105

RECS – na atual legislação), para edifícios de serviços, bem como para determinar a classe de

desempenho no âmbito do SCE.

A partir dos consumos efetivos de energia de um edifício durante um ano, numa base de energia

primária, sendo os consumos convertidos pelos fatores de conversão, 0,290 kgep/kWh para a

O IEE é calculado pela seguinte equação,

(4)

Sendo,

- IEE – Indicador de eficiência energética (kgep/m2.ano);

- IEEI – Indicador de eficiência energética de aquecimento (kgep/m2.ano);

- IEEv – Indicador de eficiência energética de arrefecimento (kgep/m2.ano);

- Qout – Consumo de energia não ligado aos processos de aquecimento e arrefecimento (kgep/ano);

- Ap – Área útil de pavimento (m2).

(5) (6)

Em que,

- Qaq – Consumo de energia de aquecimento (kgep/ano);

- FCI – Fator de correção do consumo de energia de aquecimento;

- Qarr – Consumo de energia de arrefecimento (kgep/ano);

-Fcv – Fator de correção de consumo de energia de arrefecimento.

O cálculo dos fatores FCI e FCV, é feito considerando a região climática de referência, a região I1-V1

norte, 1000 graus-dia de aquecimento e 160 dias de duração da estação de aquecimento.

A equação,

(7)

Permite corrigir a energia de aquecimento; sendo,


106

NI1 – Necessidades máximas de aquecimento permitidas pelo RCCTE, calculadas para o edifício em

estudo, como se estivesse localizado na zona de referência I1 (kWh/m2.ano);

NIi – Necessidades máximas de aquecimento permitidas pelo RCCTE, calculadas para o edifício em

estudo, na zona onde está localizada o edifício (kWh/m2.ano).

O cálculo de NI1, é obtido em função do fator de forma do edifício em estudo (FF= 0,59).

A correção da energia de arrefecimento é dada pela expressão:

(8)

Sendo,

- NV1 – Necessidades máximas de arrefecimento permitidas pelo RCCTE, calculadas para o edifício em

estudo, como se estivesse localizado na zona de referência I1-V1 (kWh/m2.ano);

- NVi – Necessidades máximas de aquecimento permitidas pelo RCCTE, calculadas para o edifício em

estudo, na zona onde está localizada o edifício (kWh/m2.ano).

O valor do IEE calculado pelo Cypeterm correspondente à anterior legislação é calculado manualmente

com base nos resultados obtidos no programa.

A partir do módulo RCCTE obtêm-se os seguintes dados:

Tabela 4.3 - Dados provenientes do RCCTE

Ap

(m2)

Taxa ren. (rph)

Nic (kWh/m2 .ano)

Ni (KWh/m2 .ano)

Nvc (kWh/m2 .ano)

Nv (kWh/m2 .ano)

Nac (kWh/m2 .ano)

Na (kWh/m2 .ano)

Ntc (kgep/m2 .ano)

Nt (kgep/m2 .ano)

707.78 0,60 36.55 81. 59 13.80 18.00 0.22 2.99 1.26 1.30

Em termos de consumos anuais tem-se:

Tabela 4.4 - Consumos anuais

Utilização da energia Consumos (kWh.ano) Aquecimento 57680,20

Arrefecimento 52425,90

Iluminação 5400,00

Equipamento 7077,8

AQS 2114,10


107

De acordo com a equação 4 tem-se, IEE = [(57680,2 x 0,29)/707,8 x (44/81,6)] + [(52425,9 x 0,29/707,8) x (16/18)] + [(5400,0 + 7077,8 + 2114,1)/707,8 x 0,29] IEE= 40,20 Kgep/ano.m2

Tabela 4.5 - Valores de referência (RCCTE, pontos 1 e 2 do Artº 15)

Partindo do IEE calculado, importa conhecer as condições da tabela seguinte para determinar a classe

energética do edifício.

Tabela 4.6 - Classes energéticas para edifícios de acordo com o RSECE (Fonte: Novais, 2009)

O valor do fator S para estabelecimentos de saúde sem internamento é de 14 (Martins, 2012).

Região climática de referência

GD [ºC.dias] NI1[kWh/m2.ano]

Nv1

[kWh/m2.ano]

I1 V1 1000 44,0 16,0

Região climática do edifício GD [ºC.dias] NIi [kWh/m2.ano] Nvi [kWh/m2.ano]

I2 V2 Norte 1800 82 18


108

De seguida, é apresentados o valor do IEE calculado manualmente com base nos resultados do

Cypeterm.

Depois de substituir o valor de S nas diferentes condições, verifica-se que o edifício se enquadra na

classe D (30 < 40,2 < 44).

Tabela 4.7 – Classe energética

Programa Edifício (Tipologia) IEEref IEE Classe energética

Cypeterm Serviços 30 40,20 D


109

5. CONCLUSÕES


110

Este trabalho teve como finalidade adquirir/aprofundar o conhecimento no domínio da

ventilação, climatização e da Simulação Térmica Detalhada de edifícios, e ao mesmo tempo

realizar uma revisão bibliográfica sobre programas de simulação dinâmica – o que se revelou

bastante proveitoso ao nível da diversidade das aplicações existentes nesta área do

conhecimento, por um lado, e por outro lado também proporcionou uma maior facilidade na

escolha aquando da seleção de softwares, para utilização em estudos ou projetos de

climatização.

No presente caso de estudo, a escolha incidiu sobre os softwares Cypeterm e RCCTE-STE, tendo

também em conta a que sua parametrização é compatível com a legislação nacional portuguesa.

No entanto, o RCCTE-STE acabou por não ser utilizado devido à sua inoperância nos mais

recentes sistemas operativos, bem como devido à impossibilidade da sua aquisição no mercado.

Supostamente, o seu desaparecimento do mercado prende-se com a mudança iminente da

legislação no âmbito do SCE dos edifícios.

Com o objetivo de comparar/testar resultados realizou-se a verificação do RCCTE por meio de

uma ferramenta alternativa – folha de cálculo do excel, e constatou-se que existe semelhança de

resultados nos principais parâmetros avaliados. As diferenças de grandeza nalguns parâmetros,

resultam em geral de erros de introdução de dados ao nível da geometria do edifício.

Relativamente à saída de resultados, deve-se destacar como inconvenientes do

“Cypeterm/Climatização” a não apresentação das potências dos ventiloconvectores ajustadas às

respetivas cargas dos compartimentos, tendo essa adequação que ser feita “manualmente” pelo

utilizador. Concomitantemente, o orçamento não é obtido de forma direta e automática. Apesar

das suas evidentes potencialidades ao nível de projeto, trata-se de uma ferramenta com alguma

opacidade e alguns comentários pouco claros/detalhados para fins de investigação. Como

vantagens deve sublinhar-se quer à entrada de dados, quer à saída de resultados a leitura e

produção de ficheiros em formato .DWG e .DXF bem como a emissão controlada de relatórios.


111

6. BIBLIOGRAFIA

[1] Directiva n.º 2002/91/CE. (16 de Dezembro de 2002). Parlamento Europeu (desempenho

energético dos edifícios).

[2] Decreto-Lei n.º 78/2006. (4 de Abril de 2006). Diário da República, I-Série (Sistema

Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior (SCE)), 2411-2412.

[3] Decreto-Lei n.º 79/2006. (4 de Abril de 2006). Diário da República, I-Série (Regulamento

dos Sistemas Energéticos de Climatização de Edifícios (RSECE)).

[4] Decreto-Lei n.º 80/2006. (4 de Abril de 2006). Diário da República, I-Série (Regulamento

das Caraterísticas de Comportamento Térmico de Edifícios (RCCTE)).

[5] Despacho n.º 11020/2009. (30 de Abril de 2009). Diário da República, 17410.

[6] Roriz, L. (2007). Climatização - Concepção, Instalação e Condução de Sistemas (2.ª ed.).

Amadora: Edições Orion.

[7] CapturaIncreible. (18 de Maio de 2010). Obtido em 5 de Maio de 2012, de DesignBuilder:

http://capturaincreible.blogspot.pt/2010/05/mi-dia-dia-con-programas.html

[8] Adene. (2012). Obtido em 6 de Maio de 2013, de Perguntas & Respostas sobre o RSECE-

Energia: http://www.adene.pt/pt-

pt/SubPortais/SCE/Informacao/Publicoemgeral/Documents/PR%20RSECE%20Energia%2

0v2.0.pdf

[9] ADENE. (2012). Obtido em 6 de Maio de 2013, de Agência para a Energia:

http://www.adene.pt

[10] Cypeterm. (2013). Obtido em 2 de Maio de 2013, de Top Informática - Universidades:

http://www.topinformatica.pt/index.php?cat=34

[11] EnergyPlus. (2013). Obtido em 2 de Maio de 2013, de EnergyPlus:

http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/

[12] Friclima. (2013). Obtido em 7 de Maiol de 2013, de VRF (Volumen de Refrigerante

Variable): http://www.friclima.com/friclima.vrv.html

[13] LNEG. (2013). Obtido em 5 de Setembro de 2013, de Programa RCCTE-STE:

http://www.lneg.pt/servicos/35/21


112

[14] Top Informática. (2013). Obtido em 12 de Agosto de 2012, de Sistema de climatização por

ar condicionado - parte 2:

http://www.topinformatica.pt/index.php?op=9&catpai=53&itempai=464&cat=58&item=4

5053.

[15] ASHRAE. (2009). ASHRAE Handbook - SI Units. American Society of Heating, Refrigerating,

and Air-Conditioning Engineers.

[16] Birdsall, B., Buhl, W. F., Ellington, K. L., Erdem, A. E., & Winkelmann, F. C. (1990). DOE-2.

Obtido em 5 de Maio de 2012, de Overview of the DOE-2 building energy analysis

program: http://gundog.lbl.gov/dirpubs/19735.pdf.

[17] Carapito, N. (14 de Janeiro de 2011). scribd. Obtido em 25 de Abril de 2012, de Sistemas

de Climatização: http://pt.scribd.com/doc/46857084/Sistemas-de-Climatizacao

[18] Civil, L. N. (2006). Coeficientes de Transmissão Térmica de Elementos da Envolvente dos

Edifícios. Lisboa: LNEC.

[19] Costa, F. d. (2012). Desempenho energético de edifícios residenciais no contexto da

regulamentação térmica com recurso ao EnergyPlus e TRNSYS. Dissertação, Faculdade de

Ciências e Tecnologias - Universidade Nova de Lisboa, Lisboa.

[20] Gouveia, P. M. (2008). Caracterização dos impactes da envolvente no desempenho térmico

dos edifícios. Dissertação, Instituto Superior Técnico - Universidade Técnica de Lisboa,

Lisboa.

[21] Nunes, A. Amaral (2012). Apontamentos de Ventilação Industrial – Universidade do Minho.

[22] Martins, L.A. Barreiros (2008). Relatório do caso prático -Módulo de Certificação SCE –

RSECE – ENERGIA. ADENE.

[23] Decreto-Lei 118 de 2013 de 20 de Agosto.


113

7. ANEXOS


114


115

ANEXO A - PLANTAS DA REDE DE CONDUTAS DE EXTRAÇÃO


116


117

Figura 1- Piso térreo – admissão do ar novo e extração do ar viciado

Figura 2 - Planta da cobertura – ventiladores

Ventilador

Ventilador V1

V2 Ventilador

Mo

ve

l se

pa

rad

or

AC1

N

AD1

A1

A2

A3

A4

A6A5

R/C

Boca de Extração

Conduta de Extração Vertical



Grelha de Admissão de Ar Novo

Simbologia

Boca de Extração D02

D02

V1 V2

Ventilador (z. úteis)

VE1

VE2

VE3

VE4

VE5

VE6

Ventilador (z. serviço)

COBERTURA

Simbologia


118

Figura 3 - Redes de condutas de extração (zonas úteis)

N

Rede de Condutas de extração

Boca de Extração

Conduta de Extração Vertical



Grelha de Admissão de Ar Novo

Simbologia

Boca de Extração Ventilador V1, V2

Diâmetro [mm]

T

B1

B

B1 B1 B1 G1 H I2 I3

C D E F G I

I1

F1

F2

F3

F4

F5

A

A2 A4

A5

A1

A6 A7

A3

V1 V2


119

ANEXO B – DIMENSIONAMENTO DA REDE DE CONDUTAS DE

EXTRAÇÃO


120


121

Tabela 1 – Dimensionamento da rede de condutas de extração

Caminho CAUDAL [m3/h]

CAUDAL [m3/s]

Veloc.de projeto [m/s]

Dim.CONDUTA (A=Q/U)

D Real [mm]

Veloc.Real [m/s]

Comprimento [m]

Altura Dinâmica [mmca]

Perda de Carga Locª.

Perde de Carga Contínua (∆l/L*L)

(V2)

A5-A4-A3-A2-D

TIPO ∆H[mmca]

A-A2 205,00 4 0,014 125 4,64 6,39 1,32

A5-A4 742,00 0,21 4 0,052 250 4,20 3,32 1,08 Distrib. 0,332

0,00

Localiz. 0,29

A4-A3 767,80 0,21 4 0,053 275 3,59 1,94 0,79

A3-A2 783,80 0,22 4 0,054 275 3,67 3,66 0,82

A2-D 988,80 0,27 4 0,069 300 3,89 9,96 0,92

0,00

0,00

B-C 90,00 0,03 4 0,006 80 4,97 5,13 1,51

C-D 180,00 0,05 4 0,013 125 4,07 5,13 1,02

E-D 75,90 0,02 4 0,005 80 4,19 4,44 1,08

(V2)

F3-F2-F1-F-G-I-I2-H

F3-F2 181,00 0,05 4 0,013 125 4,10 3,61 1,03

F2-F1 141,00 0,04 4 0,010 125 3,19 2,66 0,62

F1-F 201,00 0,06 4 0,014 125 4,55 7,52 1,27

F5-F4 386,00 0,11 4 0,027 175 4,46 3,35 1,22

F4-F 441,00 0,12 4 0,031 200 3,90 1,50 0,93


CAUDAL [m3/s]

Veloc.de projeto [m/s] Dim.CONDUTA D Real Veloc.Real Comprimento Altura

Perda de Carga Locª.

Perde de Carga Contínua (∆l/L*L)


122

(A=Q/U) [mm] [m/s] [m] Dinâmica [mmca]

F-G 642,00 0,18 4 0,045 224 4,53 4,35 1,25

G-I 1334,00 0,37 4 0,093 355 3,74 9,40 0,86

I3-I2 365,00 0,10 4 0,025 180 3,98 2,65 0,97

I2-I 707,00 0,20 4 0,049 250 4,00 1,72 0,98

I1-I 1322,00 0,37 4 0,092 315 4,71 2,00 1,36

Notas: Curvas idênticas (4 peças; R/D=1.5); Constante da curva =0,27

Tabela 2 – Perdas de carga – ramal principal

Perda de carga Distribuída

LOCAL CAUDAL [m3/h] µ Re Ԑ[mm]

D Real/Com ercial [mm]

ɛ/D f Veloc.Real [m/s]

Comprimento [m]


Perda de Carga Distribuída

V1

A5-A4-A3-A2-D

A5-A4 742,00 0,000018 56358,78 0,05 250 0,000183 0,035 3,98 6,39 0,97 0,72

A4-A3 767,80 0,000018 65432,25 0,05 275 0,000166 0,034 4,20 1,94 1,08 0,22

A3-A2 783,80 0,000018 57122,58 0,05 275 0,000166 0,034 3,67 3,66 0,82

A2-D 1525,80 0,000018 101932,26 0,05 300 0,000152 0,027 6,00 9,96 2,20 1,64

B-C 90,00 0,000018 22546,95 0,05 80 0,000572 4,97 5,13 1,51

C-D 180,00 0,000018 28860,10 0,05 125 0,000366 4,07 5,13 1,02

E-D 75,90 0,000018 19014,59 0,05 80 0,000572 4,19 4,44 1,08

TOTAL v1

2,58


123

Tabela 2 – Perdas de carga – ramal principal (continuação)

LOCAL CAUDAL [m3/h] µ Re Ԑ[mm]

D Real/Com ercial [mm]

ɛ/D f Veloc.Real [m/s]

Comprimento [m]


Perda de Carga Distribuída

V2 F3-F2-F1-F-G-I-

I2-H

F3-F2 181,00 0,000018 29020,430 0,05 125 0,000366 0,042 4,10 3,61 1,03 1,04

F2-F1 141,00 0,000018 22607,075 0,05 125 0,000366 0,042 3,19 2,66 0,62 0,46

F1-F 201,00 0,000018 32227,108 0,05 125 0,000366 0,043 4,55 7,52 1,27 2,73

0,000018 0,05 0,00

F5-F4 386,00 0,000018 44206,338 0,05 175 0,000261 4,46 3,35 1,22

F4-F 441,00 0,000018 44192,023 0,05 200 0,000229 3,90 1,50 0,93

F-G 642,00 0,000018 57441,040 0,05 224 0,000204 0,035 4,53 4,35 1,25 0,71

G-I 1334,00 0,000018 75311,754 0,05 355 0,000129 0,032 3,74 9,40 0,86 0,61

I3-I2 365,00 0,000018 40640,182 0,05 180 0,000254 3,98 2,65 0,97

I - I2 707,00 0,000018 56678,023 0,05 250 0,000183 0,034 4,00 1,72 0,98 0,19

I2-H 436,00 0,000018 48552,000 0,05 180 0,000254 0,037 4,76 4,56 1,39 1,08

I1-I 1322,00 0,000018 84111,656 0,05 315 0,000145 4,71 2,00 1,36

TOTAL v2 6,82


124

Tabela 3 – Perdas de carga – ramais secundários


Veloc [m/s] Dim.CONDUTA

(A=Q/U) D de Proj

[mm]=√(4A/π) D Real [mm]

Veloc.Real [m/s] Comprimento

[m] Altura Dinâmica

[mmca]

V1

A-A2 205 4 0,0142361 134,63276 125 4,6402508 6,39 1,32

A5-A4 742,00 4 0,052 256,14 250 4,20 1,08

A7-A4 25,75 4 0,002 47,72 40,00 5,69 1,98

A6-A3 783,80 4 0,054 263,25 260 4,10 1,03

D1-D 534,00 4 0,037 217,29 220 3,90 0,93

E1-D 76,00 4 0,005 81,97 80 4,20

1,08

C1-C 90,00 4 0,006 89,21 80 4,97

B-C 90,00 4 0,006 89,21 80 4,97

V2

G1-G 692,00 4 0,048 247,36 250 3,92 3,61 0,94

I - I1 1322,00 4 0,092 341,89 315 4,71 2,66 1,36

F1-F6 60,00 4 0,004 72,84 80 3,32 7,52 0,67

F5-F2 60,00 4 0,004 72,84 60 5,89 3,35 2,13

F4-F3 181,00 4 0,013 126,51 125 4,10 1,50 1,03

F5-F 4 386,00 4 0,027 184,74 180 4,21 4,35 1,09

F4-F 1078,00 4 0,075 308,73 300 4,24 9,40 1,10


125

Tabela 4 – Perda de carga Localizada - Acessórios

Troço NºPeças R/D ∆HC[Pa]

V1

Curva a 90º A5-A4 4,00 1,5 4,00

A-A2

4,00

T (90º) A2-A4 Tab.Sandometal, p.67

10,10

A3

10,00

A2

10,00

Grelha

30,00

58,10

Tabela 5 – Perda de carga Localizada - Acessórios

Troço Nº Peças R/D ∆HC[Pa]

V2

Curva a 90º F3 Tab.Sandometal, p.19 3,00

F2

1,00

T (90º) F1 Tab.Sandometal, p.16 1,00

T (90º) A3 Tab.Sandometal, p.67 10,00

F Tab.Sandometal, p.43 10,50

Cone G

1,30

Grelha

30,00

56,80


126


127

ANEXO C – INÉRCIA TÉRMICA e FATORES SOLARES


128


129

1 – Inércia Térmica

Tabela 1 – Cálculo da inércia térmica (folha de cálculo)

Cálculo da Inércia Térmica Interior do Edifício ( It )

Elemento da Construção Código Msi Si Factor

de Corr. (r)

Msi*r*Si

( kg/m2 ) ( m2 ) ( kg )

A - Paredes exteriores ou em contacto com o solo

Isolamento pelo interior, parede simples EL1 1 0,00 0,00

Isolamento pelo exterior, parede simples EL1 2 e 3 1,00 0,00

Isolamento no espaço de ar, parede dupla EL1 4 e 5 150,00 378,27 1,00 56.740,50

Parede em contacto com o solo EL2 6 1,00 0,00

B - Coberturas

Terraço, isolamento exterior EL1 7 E 8 150,00 696,20 0,50 52.215,00

Laje horizontal, sotão não habitável EL1 9 /11 150,00 0,00 1,00 0,00

Cobertura inclinada, sotão habitável EL1 12 /14 150,00 0,00 0,00

Terraço sem isolamento EL1 15 0,50 0,00

Terraço, isolamento interior ou tecto falso EL1 15 1,00 0,00

C - Pavimentos Exteriores, de separação com espaços não úteis ou solo

Isolamento inferior, cave não habitável ou ambiente exterior EL1 16 e 17 150,00 0,00 0,75 0,00

Isolamento intermédio EL1 18 0,50 0,00

Pavimento em contacto c/ solo, s/ isolamento EL2 19 150,00 708,00 1,00 106.200,00

Pavimento em contacto c/ solo, isolamento inferior EL2 20 1,00 0,00

D - Paredes entre fracções

Parede de separação, simples, sem isolamento EL1 21 1,00 0,00

Parede de separação, dupla, com isolamento EL1 22 1,00 0,00

E - Paredes e Pavimentos interiores

Pavimentos interiores EL3 23 150,00 0,00 1,00 0,00

Paredes interiores EL3 24 220,00 706,95 1,00 155.529,00

TOTAL: 370.684,50

Área útil de pavimento:

Massa superficial útil por m2 de área de

pavimento, It

Classe de Inércia Térmica

707,78 m2 Forte

523,73 kg


130

2 – Fatores Solares

•Envidraçados verticais

Exterior:

- Estore veneziano de lâminas metálicas (vidro duplo):

g⊥’ = 0,09 (Quadro V.4 do RCCTE)

- Vidro duplo incolor (6+5mm) : g⊥v = 0,45 (Tabela IV.4.1 do RCCTE)

Interior:

- Cortina transparente clara : g⊥’ = 0,38 (Quadro V.4 do RCCTE)

Equação: g⊥100% = g⊥v . Π g⊥’ / 0,75 (C1)

g⊥100% = 0,45 x (0,09/0,75) x (0,38/0,75) = 0,027 → 0,03

g⊥ inverno = g⊥’ x g⊥v / 0,75 (C2)

g⊥ inverno = 0,38 x 0,45 / 0,75 = 0,23

g⊥ verão = 30%g⊥ v + 70% g⊥100% (C3)

g⊥ verão = 0,3 x 0,45 + 0,7 x 0,027 = 0,15

•Envidraçados horizontais

Utilizando a equação (C2) tem-se

g⊥ inverno = g⊥’ x g⊥v / 0,75 = 0,38 x 0,45 / 0,75 = 0,23

E para o verão (equação (C3) tem-se que,

g⊥ verão = 30%g⊥ v + 70% g⊥100% = 0,3 x 0,45 + 0,7 x 0,228 = 0,295 → 0,30

Dado que neste caso (não existe proteção exterior ao vão),

g⊥100% = 0,45 x (0,38/0,75) = 0,228 → 0,23


131

ANEXO D – COMPARAÇÃO DE RESULTADOS RCCTE/Cypeterm


132


133

Tabela 1 – Comparação dos resultados do RCCTE obtidos através do Cypeterm e da Folha de Cálculo Excel

Necessidades Nominais de: [kWh/m2.ano]

Aquecimento Arrefecimento

Software Cypeterm Nic = 36,55 Nvc = 13,80

Folha de cálculo Excel Nic = 30,14 Nvc = 12,12

Diferença (%) 17,55 12,17

Tabela 2 – Cálculo da energia útil (folha de cálculo, excel)

DS

Folha nº 14 dem

Requerente: Centro Par. Crespos Procº CM: 1000/07

Local da Obra:

Crespos Procº Proj.: 2013

Freguesia:

Bra Referência: 00/07

Concelho:

Braga Distrito:

Braga Data Projº : Out-13

PROJECTO DE COMPORTAMENTO TÉRMICO Limite das

Necessidades de Energia Útil

"Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios" - Decreto-Lei n.º 80/2006, de 04 de Abril

Valores Limites das Necessidades Nominais de Energia Útil para Aquecimento, para Arrefecimento e para preparação de Águas Quentes Sanitárias (Artigo 15.º)

Valores Limites das Necessidades Nominais de Energia Útil de Aquecimento

Nic = 30,148

<

Ni =

82,014

( kWh/m2.ano )

Valores Limites das Necessidades Nominais de Energia Útil de Arrefecimento

Nvc = 12,121

<

Nv =

18,000

( kWh/m2.ano )

Valores Limites das Necessidades Nominais de Energia de preparação de AQS


134

AP = 708,00

MAQS =

1200

d = 261

Nac = 22,445

<

Na =

35,832

( kWh/m2.ano )

Valores Limites das Necessidades Globais Anuais Nominais Específicas de Energia Primária

Energia utilizada para: Tipo Fpu Tipo de Equipamento Eficiência

Aquecimento Combustível 0,086 Caldeira a combustível - Gasoso: 0,87

Arrefecimento Electricidade 0,290 Máqu.ª frigorífica - Ciclo compressão: 3,00

Aguas Quentes Sanitárias Combustível 0,086 Caldeira a combustível - Gasoso: 0,87

N tc =

2,345

( kgep/m2.ano )

<

N t =

5,737

( kgep/m2.ano )

Data:

O Técnico:

Braga


135

ANEXO E – LISTAGENS DO SOLTERM


136


137

SolTerm 5.1

Licenciado a SANYO PORTUGAL S.A. Estimativa de desempenho de sistema solar térmico ----------------------------------------------------------------

Campo de coletores

Modelo de coletor: Solarinox PN 1000 3 módulos (5,9 m²) Inclinação 30° - Azimute Sul

Coeficientes de perdas térmicas: a1= 3,200 W/m²/K a2= 0,017 W/m²/K² Rendimento óptico: 75,5%

Modificador de ângulo transversal: a 0° 5° 10° 15° 20°

25° 30° 35° 40° 45° 50° 55° 60° 65° 70° 75° 80° 85°

90°

1,00 1,00 1,00 0,99 0,99

0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,92 0,90 0,87 0,83 0,77 0,68 0,51 0,05

0,00

Modificador de ângulo longitudinal: a 0° 5° 10° 15° 20°

25° 30° 35° 40° 45° 50° 55° 60° 65° 70° 75° 80° 85°

90°

1,00 1,00 1,00 0,99 0,99

0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,92 0,90 0,87 0,83 0,77 0,68 0,51 0,05

0,00;

----------------------------------------------------------------

Permutador

----------------------------------------------------------------

Interno ao depósito, tipo serpentina, com eficácia 55%

Caudal no grupo painel/permutador: 79,4 l/m² por hora (=0,13

l/s)

----------------------------------------------------------------

Depósito

----------------------------------------------------------------

Modelo: típico 250 l

Volume: 500 l

Área externa: 6,00 m²

Material: médio condutor de calor

Posição vertical

Deflectores interiores

Coeficiente de perdas térmicas: 5,34 W/K

2 conjuntos depósito/permutador.


138

----------------------------------------------------------------

Tubagens

----------------------------------------------------------------

Comprimento total: 10,0 m

Percurso no exterior: 8,0 m com proteção mecânica

Diâmetro interno: 19,0 mm

Espessura do tubo metálico: 1,5 mm

Espessura do isolamento: 30,0 mm

Condutividade térmica do metal: 380 W/m/K

Condutividade térmica do isolamento: 0,030 W/m/K

----------------------------------------------------------------

Carga térmica: segunda a sexta

----------------------------------------------------------------

impulso 17-18h 200l dT=45C

Temperatura nominal de consumo: 60°C (N.B. existem válvulas

misturadoras)

Temperaturas de abastecimento ao depósito (°C):

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set

Out Nov Dez

15 15 15 15 15 15 15 15 15

15 15 15

Perfis de consumo (l)

hora Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set

Out Nov Dez

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

17

18 200 200 200 200 200 200 200 200 200

200 200 200

19

20

21

22

23

24


139

diário 200 200 200 200 200 200 200 200 200

200 200 200

----------------------------------------------------------------

Carga térmica: fim-de-semana ----------------------------------------------------------------

Sem consumos

Temperatura nominal de consumo: 60°C (N.B. existem válvulas misturadoras)

Temperaturas de abastecimento ao depósito (°C):

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set

Out Nov Dez

20 20 20 20 20 20 20 20 20

20 20 20

Perfis de consumo (l)

hora Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set

Out Nov Dez

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

diário

----------------------------------------------------------------

Localização, posição e envolvente do sistema

----------------------------------------------------------------

Concelho de Braga

Coordenadas nominais: 41,5°N, 8,4°W

TRY para RCCTE/STE e SOLTERM ( LNEG(2009) www.lneg.pt

[email protected])

Obstruções do horizonte: por defeito


140

Orientação do painel: inclinação 30° - azimute 0°

----------------------------------------------------------------

Balanço energético mensal e anual

----------------------------------------------------------------

Rad.Horiz. Rad.Inclin. Desperdiçado Fornecido

Carga Apoio

kWh/m² kWh/m² kWh kWh

kWh kWh

Janeiro 49 78 , 124

241 117

Fevereiro 67 95 , 142

209 67

Março 108 131 , 172

230 58

Abril 142 155 , 205

220 15

Maio 172 173 , 220

241 21

Junho 189 182 , 211

220 9

Julho 206 203 8, 224

230 7

Agosto 184 195 , 235

241 6

Setembro 128 150 , 192

209 18

Outubro 93 126 , 187

241 54

Novembro 59 90 , 139

230 91

Dezembro 46 76 , 120

220 100

-----------------------------------------------------

Anual 1443 1655 8, 2169

2731 563

Fracção solar: 79,4%

Rendimento global anual do sistema: 22% Produtividade:

367 kWh/[m² colector]

N.B. 'Fornecido' é designado 'E solar' nos Regulamentos

Energéticos (DLs 78,79,80/06)

SANYO PORTUGAL S.A. | 01-12-2014


141

ANEXO F – PERFIS NOMINAIS e REAIS


142


143

Tabela 1 - Ocupação

ANEXO XV - RSECE

NOMINAL % Ocupação horas Segunda a Sexta Sábados Domingos e Feriados

0h - 1h 0 0 0

1h - 2h 0 0 0

2h - 3h 0 0 0

3h - 4h 0 0 0

4h - 5h 0 0 0

5h - 6h 0 0 0

6h - 7h 0 0 0

7h - 8h 50 0 0

8h - 9h 100 0 0

9h - 10h 100 0 0

10h - 11h 100 0 0

11h - 12h 100 0 0

12h - 13h 100 0 0

13h - 14h 100 0 0

14h - 15h 100 0 0

15h - 16h 100 0 0

16h - 17h 100 0 0

17h - 18h 50 0 0

18h - 19h 25 0 0

19h - 20h 10 0 0

20h - 21h 0 0 0

21h - 22h 0 0 0

22h - 23h 0 0 0

23h - 24h 0 0 0


144

Figura 1 - Ocupação (média cypeterm)

Figura 2 - Iluminação (média cypeterm)

0

20

40

60

80

100

0h -

1h

1h -

2h

2h -

3h

3h -

4h

4h -

5h

5h -

6h

6h -

7h

7h -

8h

8h -

9h

9h -

10h

10h

- 11h

11

h - 1

2h

12h

- 13h

13

h - 1

4h

14h

- 15h

15

h - 1

6h

16h

- 17h

17

h - 1

8h

18h

- 19h

19

h - 2

0h

20h

- 21h

21

h - 2

2h

22h

- 23h

23

h - 2

4h

% O

cup

açã

o M

éd

ia

horas

Segunda a Sexta

Sábados

Domingos e Feriados

0

20

40

60

80

100

0h -

1h

1h -

2h

2h -

3h

3h -

4h

4h -

5h

5h -

6h

6h -

7h

7h -

8h

8h -

9h

9h -

10h

10h

- 11h

11

h - 1

2h

12h

- 13h

13

h - 1

4h

14h

- 15h

15

h - 1

6h

16h

- 17h

17

h - 1

8h

18h

- 19h

19

h - 2

0h

20h

- 21h

21

h - 2

2h

22h

- 23h

23

h - 2

4h

% I

lum

ina

ção

horas

Segunda a Sexta

Sábados

Domingos e Feriados


145

Figura 3 – Equipamento (média cypeterm)

Tabela 2 - Ventilação (média cypeterm)

Média % Ventilação horas Segunda a Sexta Sábados Domingos e Feriados

0h - 1h 0 0 0

1h - 2h 0 0 0

2h - 3h 0 0 0

3h - 4h 0 0 0

4h - 5h 0 0 0

5h - 6h 0 0 0

6h - 7h 0 0 0

7h - 8h 20 0 0

8h - 9h 35 0 0

9h - 10h 70 0 0

10h - 11h 85 0 0

11h - 12h 65 0 0

12h - 13h 65 0 0

13h - 14h 75 0 0

14h - 15h 85 0 0

15h - 16h 75 0 0

16h - 17h 25 0 0

17h - 18h 10 0 0

18h - 19h 5 0 0

19h - 20h 5 0 0

20h - 21h 0 0 0

21h - 22h 0 0 0

22h - 23h 0 0 0

23h - 24h 0 0 0

0

20

40

60

80

100

0h -

1h

1h -

2h

2h -

3h

3h -

4h

4h -

5h

5h -

6h

6h -

7h

7h -

8h

8h -

9h

9h -

10h

10h

- 11h

11

h - 1

2h

12h

- 13h

13

h - 1

4h

14h

- 15h

15

h - 1

6h

16h

- 17h

17

h - 1

8h

18h

- 19h

19

h - 2

0h

20h

- 21h

21

h - 2

2h

22h

- 23h

23

h - 2

4h

% E

qu

ipa

me

nto

Mé

dia

horas

Segunda a Sexta

Sábados

Domingos e Feriados


146


147

ANEXO G – TERMINOLOGIA


148

Terminologia

Admissão de ar: abertura de admissão de ar exterior concebida para o efeito.

-Ar novo: ar exterior que é introduzido no edifício para alimentação dos aparelhos de combustão

e para renovação do ar do local com fins de higiene e saúde.

-Ar poluído (ar viciado): ar existente num local contaminado pelos efluentes libertados pelos

ocupantes, pelas suas atividades e pelos materiais da envolvente.

-Cápsula emissora passiva: dispositivo emissor de gás traçador através do processo da

difusão passiva.

-Cápsula recetora passiva: dispositivo de recolha de gás traçador através do processo de

adsorção passiva.

-Caudal mássico/volúmico: fluxo mássico ou volúmico de ar que passa num determinado

plano dividido pelo tempo, expressa-se frequentemente em [kg/s] ou [m3/s].

-Coeficiente de descarga (ou vazão): coeficiente adimensional que relaciona o caudal

médio que atravessa uma abertura (e a correspondente área) e a diferença de pressão através

da abertura.

-Coeficiente de perda de carga: fator adimensional que resulta da perda de energia

mecânica de um fluxo.

-Coeficiente de pressão: coeficiente adimensional que relaciona a pressão gerada pelo

escoamento nas superfícies exteriores de um corpo (neste caso de um edifício) com a pressão

de estagnação do escoamento.

-Compartimento de serviço: compartimento de um fogo no qual existem zonas de lavagens,

instalações sanitárias ou zonas de confeção de alimentos.

-Compartimento principal: compartimento de um fogo que constitui uma zona de estar ou de

dormir. Incluem-se os quartos, escritórios, salas de estar e salas de jantar.

-Efeito de chaminé: escoamento no interior de espaços de desenvolvimento vertical gerado por

diferença de pressão entre o interior e o exterior provocada pelas diferenças de densidade do ar,

tendo esta origem na diferença de temperatura entre o ar interior e o ar exterior.

-Depressão: pressão induzida que se situa abaixo da pressão atmosférica ambiente ou outra

pressão de referência.


149

-Ensaio de permeabilidade ao ar: método que permite medir a permeabilidade de um

edifício ou componente através da instalação de um ventilador na envolvente, por exemplo uma

“portaventiladora”, criando uma sobrepressão/depressão estática no interior. A permeabilidade

obtém-se pela medição do caudal através do ventilador e pela diferença de pressão através da

envolvente.

-Plano neutro: nível em que a diferença de pressão, derivada do efeito de chaminé, entre o

exterior e o interior é nula.

-Exaustão de ar: remoção de ar para o exterior (atmosfera). Pode ser todo ou apenas parte do

ar de extração.

-Exfiltração: passagem de ar incontrolada de um espaço para o exterior através de aberturas,

não dedicadas à ventilação, da envolvente desse espaço (folgas/frinchas ou fendas).

-Extração de ar: remoção de ar de um espaço.

-Fluxo de ar: movimento de ar, usualmente num espaço confinado.

-Gás traçador: gás detetável, existente em baixas concentrações na atmosfera, não tóxico e

não reativo com a envolvente, usado para determinar a taxa de renovação horária ou outros

parâmetros relacionados.

-Grelha autorregulável: dispositivo de admissão/extração de ar que se autorregula em função

da diferença de pressão ou da diferença de humidade relativa entre o ar interior e o ar exterior,

tendo por objetivo manter um caudal constante de admissão/extração.

-Grelha de passagem: grelha que permite a passagem de ar de um espaço/local para outro

espaço/local.

-Grelha fixa: dispositivo de admissão de ar que mantém fixa permanentemente a sua área livre

de passagem.

-Grelha regulável (manualmente): dispositivo de admissão de ar que permite ajustar a área

livre de passagem e/ou a direção do fluxo de ar.

-Idade média do ar (local): tempo médio que o ar leva entre a admissão de ar e um

determinado ponto, expressa-se frequentemente em [h].

-Infiltração: passagem de ar incontrolada do exterior para o interior através de aberturas, não

dedicadas à ventilação, da envolvente desse espaço (folgas/frinchas ou fendas).

-Perda de carga: diferença da pressão total entre dois pontos usualmente resultante da

resistência de atrito à passagem de fluxo numa conduta ou componente, expressa-se

frequentemente em [Pa].


150

Permeabilidade ao ar: fluxo de ar através de um componente ou envolvente de um edifício,

quando se aplica a este uma diferença de pressão.

-Porta-ventiladora: dispositivo que se coloca na porta de entrada de um edifício, fogo ou

compartimento, contendo um ventilador que pressuriza ou despressuriza o espaço. É

normalmente usado para testar a permeabilidade da envolvente desse espaço.

-Pressão de ar: força por unidade de área que o ar exerce em qualquer superfície que contacta

com ele, expressa-se frequentemente em [Pa].

-Pressão devida ao vento: diferença de pressão entre a pressão local induzida pela Acão do

vento no exterior de um edifício e a pressão

estática medida num local que não sofra a Acão do edifício ou de qualquer proteção, expressa-se

frequentemente em [Pa].

-Pressão dinâmica: pressão proporcional à velocidade de um fluido num determinado ponto,

expressa-se frequentemente em [Pa].

-Pressão estática: pressão total subtraída da pressão dinâmica, expressa-se frequentemente

em [Pa].

-Pressão interna: pressão no interior de uma envolvente de um edifício ou espaço. Usualmente

expressa-se em relação à pressão

exterior ou pressão atmosférica, expressa-se frequentemente em [Pa].

-Renovações por hora: caudal volúmico que entra ou sai de um espaço dividido pelo respetivo

volume, expressa-se frequentemente em [h-1].

-Renovações por hora a uma pressão de referência: caudal volúmico dividido pelo volume

do espaço derivado de uma diferença de pressão, usualmente 50 Pa, entre o exterior e o

interior, expressa-se frequentemente em [h-1].

-Sobrepressão: pressão induzida que se situa acima da pressão atmosférica ambiente ou outra

pressão de referência.

-Técnica da concentração constante: técnica que consiste na injeção descontínua de um

caudal de gás traçador que permita manter uma determinada concentração constante.

-Técnica da emissão constante: técnica que consiste na injeção contínua de um caudal

constante de gás traçador de forma a obter uma concentração de equilíbrio (concentração

constante) ao fim de um determinado tempo.

-Técnica do declive: técnica que consiste na injeção de uma quantidade de gás traçador e

posterior registo do decaimento da concentração em função do tempo.


151

-Técnica PFT: técnica do método do gás traçador, denominada por PFT devido ao tipo de gás

usualmente empregue (Perfluorocarbon Tracer), em que se utilizam cápsulas passivas,

emissoras e recetoras.

-Ventilação: processo de renovação do ar num espaço limitado consistindo na admissão de ar

novo e remoção de ar poluído.

-Ventilação conjunta: estratégia de ventilação na qual todos os compartimentos do fogo estão

englobados, sendo realizada a admissão de ar pelos compartimentos principais e a exaustão

pelos compartimentos de serviço.

-Ventilação cruzada: ventilação natural em que o fluxo de ar resulta maioritariamente do efeito

da pressão do vento nas fachadas do edifício e em que o efeito de chaminé tem uma menor

importância.

-Ventilação em fachada única: admissão e exaustão de ar através de aberturas, grelhas ou

janelas, colocadas numa única fachada.

-Ventilação híbrida: processo de ventilação em que a ventilação natural pode ser, pelo menos

num certo período, auxiliada ou substituída por ventilação mecânica; este processo implica a

determinação automática das condições de ventilação natural para arranque da ventilação

mecânica.

-Ventilação mecânica: ventilação auxiliada por componentes que fazem movimentar o fluxo

de ar. Pode subdividir-se nos seguintes sistemas: insuflação mecânica; extração mecânica

localizada e individual; ventilação mecânica centralizada (VMC ou fluxo simples); ventilação

mecânica de duplo fluxo (sistemas equilibrados).

-Ventilação mista: ventilação que recorre simultaneamente ao uso da ventilação mecânica e

da ventilação natural.

-Ventilação natural: processo de ventilação através de aberturas na envolvente, dedicadas a

esse fim ou não, que se baseia na ação do vento e no efeito de chaminé.

-Ventilação separada: estratégia de ventilação que divide o fogo em zonas ventiladas

independentes.

-Ventilador (aspirador) estático: elemento terminal exterior colocado no extremo superior da

conduta. Este elemento destina-se a, sob a ação do vento e independentemente da sua direção,

gerar uma situação de depressão no interior da conduta.


152


153

ANEXO H – VERIFICAÇÃO RCCTE - Cypeterm


154


155


156


157


158


159

ANEXO I – NOVA REGULAMENTAÇÃO SCE


160

Evolução legislativa:

Figura.1 – Evolução legislativa em Portugal no âmbito do SCE . Fonte: ADENE, 2013.

A nova legislação continua a considerar que o setor dos edifícios é responsável por 40 % dos

consumos de energia.


161

Principais alterações resultantes da nova legislação :

São abrangidas pelo SCE, os edifícios ou frações, novos ou sujeitos a grande intervenção nos

termos do REH e RECS. As frações que não estejam constituídas como frações autónomas só

são abrangidas pelo SCE a partir do momento em que são dadas em locação.

São também abrangidos pelo SCE os edifícios ou frações existentes de comércio e serviços:

a) Com área interior útil de pavimento igual ou superior a 1000 m2, ou 500 m2 no caso de

centros comerciais, hipermercados, supermercados e piscinas cobertas; ou b) Que sejam

propriedade de uma entidade pública e tenham área interior útil de pavimento ocupada por uma

entidade pública e frequentemente visitada pelo público superior a 500 m2 ou, a partir de 1 de

julho de 2015, superior a 250 m2;

São, ainda, abrangidos pelo SCE todos os edifícios ou frações existentes a partir do momento da

sua venda, dação em cumprimento ou locação posterior à entrada em vigor da presente

legislação.

Ficam excluídos do atual SCE:

a) As instalações industriais, agrícolas ou pecuárias;

b) Os edifícios utilizados como locais de culto ou para atividades religiosas;

c) Os edifícios ou frações exclusivamente destinados a armazéns, estacionamento, oficinas e

similares;

d) Os edifícios unifamiliares com área útil igual ou inferior a 50 m2;

e) Os edifícios de comércio e serviços devolutos, até à sua venda ou locação depois da entrada

em vigor do presente

diploma;

f) Os edifícios em ruínas;

g) As infraestruturas militares e os edifícios afetos aos sistemas de informações ou a forças e

serviços de segurança

que se encontrem sujeitos a regras de controlo e de confidencialidade;


162

h) Os monumentos e os edifícios individualmente classificados ou em vias de classificação e

aqueles a que seja reconhecido especial valor arquitetónico ou histórico pela entidade

licenciadora ou por outra entidade competente para o efeito;

i) Os edifícios integrados em conjuntos ou sítios classificados ou em vias de classificação, ou

situados dentro de zonas de proteção, quando seja atestado pela entidade licenciadora ou por

outra entidade competente para o efeito que o cumprimento de requisitos mínimos de

desempenho energético é suscetível de alterar de forma inaceitável

o seu caráter ou o seu aspeto;

j) Os edifícios de comércio e serviços inseridos em instalações sujeitas ao regime aprovado pelo

Decreto-Lei n.º71/2008, de 15 de abril, alterado pela Lei n.º 7/2013, de 22 de janeiro.


163

ANEXO J – PEÇAS DESENHADAS