Medidas de Conservação de Energia (MCE) e Análise de ... 3...Medidas de Conservação de Energia (MCE) e Análise de Investimentos 2015 Pág. 2 de 72 Considerações Iniciais Este

Ministério do Meio Ambiente

Secretaria de Mudanças Climáticas e Qualidade Ambiental

ETIQUETAGEM DO NÍVEL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DO EDIFÍCIO SEDE DO

MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE E MINISTÉRIO DA CULTURA – BLOCO B /

ESPLANADA DOS MINISTÉRIOS

PARTE 3

Medidas de Conservação de Energia

(MCE) e Análise de Investimentos

2015

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Considerações Iniciais

Este relatório é parte do Projeto de Retrofit do Edifício Sede do Ministério do Meio

Ambiente e da Cultura, desenvolvido com recursos do Projeto ‘Transformação do Mercado de

Eficiência Energética no Brasil’- PNUD BRA09/G31. Esta é a parte 3 que tem como objetivo

principal apresentar a análise custo-benefício e payback de medidas de conservação de energia

(MCE) necessárias para se alcançar nível máximo de eficiência energética, baseada em cenários

(potencial técnico, econômico e de mercado).

O relatório está dividido em duas partes: inicialmente, são caracterizadas as medidas de

conservação de energia (MCE), posteriormente é apresentado o método de análise da economia

gerada pelas MCE, como também o método de análise de investimento. Para analisar a economia

gerada pelas MCE são analisados a redução do consumo, observando também a demanda. Na

análise de investimentos são observados a relação custo-benefício e o payback.

Na segunda parte do relatório todas as MCE são analisadas observando a economia

gerada (consumo e demanda) e a análise de investimentos (relação custo-benefício e payback).

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Diretor: Adriano Santhiago de Oliveira Equipe Técnica: Alessandra Silva Rocha Alexandra Albuquerque Maciel Lúcia Cristina Almeida dos Reis Thiago de Araújo Mendes

Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento- PNUD Coordenador da Unidade de Meio Ambiente e Desenvolvimento: Carlos Castro

Equipe Técnica: Ludmilla de Oliveira Diniz Rose Diegues (Analista de Programa)

Revisão e edição: Alexandra Albuquerque Maciel

Conteúdo:

GCE do Brasil Diretor: Dimitri Lobkov

Laboratório de Conforto e Eficiência Energética - Universidade Federal de Pelotas Coordenador do Projeto: Eduardo Grala da Cunha

Equipe Técnica: Fernando Rezende Apolinário Nicolai Tihhonov Viviane Coelho Rodrigues Luciana Oliveira Fernandes Carla Matheus de Almeida

Equipe Técnica/ Elaboração: Antonio César Silveira Baptista da Silva (Coordenador do Laboratório) Eduardo Grala da Cunha Eduardo Gus Brofman Juliana Al-Alam Pouey Liader da Silva Oliveira Mariane Pinto Brandalise Stífany Knop

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Sumário

1. Aspectos Gerais ...................................................................................................................... 14

1.1 Descrição das medidas de conservação de energia (MCE) ............................................ 14

1.2 Análise de Investimento ................................................................................................. 16

1.3 Cálculo da Relação Custo-Benefício (RCB) ...................................................................... 16

1.4 Payback (Tempo de Retorno).......................................................................................... 18

2. Análise das Medidas de Conservação de Energia .................................................................. 20

2.1 MC – Medida Corretiva ...................................................................................................... 20

2.2 MCE 1 – Contratação de Demanda .................................................................................... 21

2.2.1 Análise da Eficiência Energética ..................................................................................... 30

2.2.2 Análise do Custo-Benefício ............................................................................................. 30

2.2.3 Análise do Payback ......................................................................................................... 31

2.3 MCE 2 – Eficientização das unidades VRF (volume de refrigerante variável).................... 31


2.3.2 Análise do Custo-Benefício (RCB) ................................................................................... 34


2.4 MCE 3 – Substituição das unidades VRF (volume de refrigerante variável) por unidades

Turbocor ........................................................................................................................................ 35




2.5 MCE 4 – Padronização do funcionamento do sistema de proteção solar existente (brise-

soleils verticais) e implementação de controle de iluminação ..................................................... 39




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2.6 MCE 5 – Aumento da temperatura do setpoint (temperatura de ajuste) do sistema de ar

condicionado ................................................................................................................................. 48




2.7 MCE 6 – Proposta de sistema de ventilação natural ......................................................... 50




2.8 MCE 7 – Proposta de sistema de ventilação mecânica ...................................................... 52




2.9 MCE 8 – Colocação de novo Filme Refletivo na Fachada Leste ......................................... 55




2.10 MCE 9 – Combinação de MCE (MCE 2, MCE 4 e MCE 8) .................................................... 57




2.11 MCE 10 – Implementação de sistema VRF (volume de refrigerante variável) nos

pavimentos térreo e subsolo ........................................................................................................ 59




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2.12 MCE 11 – Implementação de sistema Fotovoltaico ........................................................... 62

2.12.1 Análise do Custo-benefício (RCB) ................................................................................... 66


3. Análise da emissão de CO2 ..................................................................................................... 67

4. Análise de Resultados ............................................................................................................ 69

5. Considerações Finais – MCE recomendadas para o projeto executivo ................................. 71

6. Referências Bibliográficas ...................................................................................................... 72

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – conta de energia do MMA/MINC ................................................................................ 23

Figura 2 – Cadastro do MMA/MINC no programa CPC (LABCEE) ................................................ 24

Figura 3 – Tarifas da CEB inseridas no programa CPC (LABCEE) .................................................. 24

Figura 4 – Consumo de energia no horário fora de ponta (set/11 até ago/13) .......................... 25

Figura 5 – Consumo de energia no horário de ponta (set/11 até ago/13) .................................. 26

Figura 6 – Demanda de energia no horário fora de ponta (set/11 até ago/13) .......................... 26

Figura 7 – Ultrapassagem de demanda de energia no horário fora de ponta (set/12 até ago/13)

....................................................................................................................................................... 27

Figura 8 – Demanda de energia no horário de ponta (set/11 até ago/13) .................................. 28

Figura 9 – Ultrapassagem de demanda de energia no horário de ponta (set/12 até ago/13) ..... 28

Figura 10 – Simulação de estrutura tarifária com valores atualmente contratados pelo

MMA/MINC ................................................................................................................................... 29

Figura 11 – Simulação de estrutura tarifária com novos valores de demanda no horário fora de

ponta ............................................................................................................................................. 30

Figura 12 – Unidade condensadora de Sistema VRF (volume de refrigerante variável) ............. 31

Figura 13 – Unidade evaporadora FXZQ25MVE (DAIKIN) ............................................................ 31

Figura 14– Chiller (Unidade de água gelada) Turbocor modelo MS300-1FL2W2H-R134A ......... 36

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Figura 15 – Unidade interna modelo MCK020AW ....................................................................... 36

Figura 16 – Sensor DIM MICO, marca OSRAM .............................................................................. 41

Figura 17 – Diagrama de perdas do sistema fotovoltaico ............................................................ 64

Figura 18 – Perfil de um modelo de estrutura principal para instalação fotovoltaica em

estacionamentos (Fonte: www.schueco.com).............................................................................. 66

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Classificação dos tipos de ações das Medidas de Conservação de Energia (MCE) ..... 15

Tabela 2 – Caracterização das MCE ............................................................................................... 15

Tabela 3 – Tarifa Horo-Sazonal Azul – Prédio Público AS ............................................................. 17

Tabela 4 – Análise da DPI dos pavimento do Bloco B do MMA/Minc .......................................... 20

Tabela 5 – Custos para implementação da MC 1 (Medida Corretiva 1) ....................................... 21

Tabela 6 – Características e número de unidades VRF (volume de refrigerante variável) Daikin

VRV Inova (unidades externas) ..................................................................................................... 32

Tabela 7 – Características e número de unidades internas .......................................................... 32

Tabela 8 – Consumo (kW) e Demanda (kWh) do Caso Base com Setpoint (temperatura de ajuste)

de 21°C .......................................................................................................................................... 32

Tabela 9 – Consumo (kW) e Demanda (kWh) com o sistema VRF (volume de refrigerante variável)

Daikin. ............................................................................................................................................ 33

Tabela 10 – Custo inicial (aquisição e instalação) ......................................................................... 35

Tabela 11 – FRC e RCB ................................................................................................................... 35

Tabela 12 – Características e número de Centrais de Água Gelada ............................................. 36

Tabela 13 – Características e número de unidades internas ........................................................ 36

Tabela 14 – Consumo (kWh) e Demanda do Caso Base (kW) ....................................................... 37

Tabela 15 – Consumo (kWh) e Demanda da MCE 3 (kW) ............................................................. 37


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Tabela 17– FRC e RCB .................................................................................................................... 39

Tabela 18 – Combinações simuladas da operação de brise-soleils e presença de sistema de

controle de iluminação.................................................................................................................. 40

Tabela 19 – Relação dos equipamentos necessários para a automação do sistema de iluminação

....................................................................................................................................................... 41

Tabela 20 – Resultados da Configuração 01 - Brises abertos e sem nenhum tipo de controle de

iluminação ..................................................................................................................................... 41

Tabela 21 – Resultados da Configuração 02 - Brises fechados e sem nenhum tipo de controle de

iluminação ..................................................................................................................................... 42

Tabela 22 – Resultados da Configuração 03 - Brises abertos com controle de iluminação ......... 42

Tabela 23 – Resultados da Configuração 04 - Brises fechados com controle de iluminação ....... 43

Tabela 24 – Resultados da Configuração 05 - Brises abertos no período da manhã e fechados no

período da tarde, com controle de iluminação ............................................................................ 44

Tabela 25– Resultados da Configuração 06 - Brises abertos no período da manhã e diferentes

posições no período da tarde – para bloquear a incidência de sol direta - com controle de

iluminação ..................................................................................................................................... 44

Tabela 26 – Resultados da Configuração 07 - Brises com controle por radiação e com controle de

iluminação ..................................................................................................................................... 45


Tabela 28 – FRC e RCB ................................................................................................................... 47

Tabela 29 – Consumo (kWh) e Demanda (kW) da MCE 05 – setpoint (temperatura de ajuste) 21°C

....................................................................................................................................................... 48

Tabela 30 – Consumo (kWh) e Demanda (kW) da MCE 05 – setpoint (temperatura de ajuste) 24

°C ................................................................................................................................................... 48

Tabela 31 – Percentual de horas de conforto (POC) do pavimento tipo do Bloco B – VN entre

08h00min e 09h00min .................................................................................................................. 50

Tabela 32 – Percentual de horas de conforto (POC) do pavimento tipo do Bloco B – VN entre

08h00min e 10h00min .................................................................................................................. 51

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Tabela 33 – Percentual de horas de conforto (POC) do pavimento tipo do Bloco B – VM entre

08h00min e 09h00min – 2 REN/h ................................................................................................. 52

Tabela 34– Percentual de horas de conforto (POC) do pavimento tipo do Bloco B – VM entre

08h00min e 10h00min – 3 REN/h ................................................................................................. 53


08h00min e 09h00min – 4 REN/h ................................................................................................. 53


08h00min e 10h00min – 2 REN/h ................................................................................................. 54

Tabela 37 – Compilação dos resultados ........................................................................................ 54

Tabela 38 – Dados técnicos da MCE 8 ........................................................................................... 55

Tabela 39 – Consumo (kWh) e Demanda (kW) do Caso Base ....................................................... 55

Tabela 40 – Consumo (kWh) e Demanda (kW) do Caso de Referência (Fachada Leste com película)

....................................................................................................................................................... 56

Tabela 41 – Custos da MCE 8 ........................................................................................................ 56

Tabela 42 – FRC e RCB ................................................................................................................... 56


Tabela 44 – Consumo (kWh) e Demanda (kW) da MCE 9 (MCE 2 + MCE 4 + MCE 8)................... 58

Tabela 45 – Custos da MCE 8 ........................................................................................................ 58

Tabela 46 – FRC e RCB ................................................................................................................... 58


Tabela 48 – Consumo (kWh) e Demanda (kW) do Caso de Referência (MCE 10) ........................ 60

Tabela 49 – Custos da MCE 10 ...................................................................................................... 61

Tabela 50 – FRC e RCB ................................................................................................................... 61

Tabela 51 – Dados obtidos com a simulação com o PVsyst .......................................................... 63

Tabela 52 – Custos da Instalação Fotovoltaica ............................................................................. 66

Tabela 53 – FRC e RCB ................................................................................................................... 67

Tabela 54 – Emissão de CO2 considerando as 11 MCE ................................................................. 68

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Tabela 55 – Garantia do nível de eficiência energética “A” do Bloco B........................................ 69

Tabela 56 – Resumo da análise econômica das MCE.................................................................... 70

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 – Redução do consumo com base na MCE 02 ............................................................... 34

Gráfico 2 – Redução da demanda com base na MCE 2................................................................. 34

Gráfico 3 – Redução do consumo com base na MCE 03 ............................................................... 38

Gráfico 4 – Redução da Demanda com base na MCE 03 .............................................................. 38

Gráfico 5 – Redução do Consumo com base na MCE 04 .............................................................. 46

Gráfico 6 – Redução da Demanda com base na MCE 04 .............................................................. 46

Gráfico 7 – Redução no consumo (kWh) com base na MCE 5 ...................................................... 49

Gráfico 8 - Redução no consumo (kWh) com base na MCE 5 ....................................................... 49

Gráfico 9 – Redução no consumo (kWh) com base na MCE 10 .................................................... 60

Gráfico 10 – Redução na Demanda (kWh) com base na MCE 10 ................................................. 61

Gráfico 11 - Emissão de CO2 considerando as 11 MCE ................................................................. 68

Gráfico 12 - Garantia do nível de eficiência energética “A” do Bloco B ....................................... 69

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GLOSSÁRIO

ASHRAE – American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers.

ART – Anotação de Responsabilidade Técnica

CEB- Companhia Energética de Brasília

Ci- Capacidade térmica inicial

CIBSE - Chartered Institution of Building Services Engineers

COP- Coeficient of Performance

CPC – Controle e Planejamento de Consumo

DPI – Densidade de Potência Iluminação

ENCE- Etiqueta Nacional de Conservação de Energia

FA- Fator de Altura

FF - Fator de Forma

FINEP- Financiadora de Estudos de Projetos

FRC – Fator de Recuperação de Capital

FS- Fator Solar

FUNPEC- Fundação Norte-Rio-Grandense de Pesquisa e Cultura

ICenv - Índice de Conformidade da Envoltória

LABEEE- Laboratório de Eficiência Energética em Edificações/ UFSC

LMPT- Laboratório de Meios Porosos e Propriedades Termofísicas

LINSE - Laboratório de Inspeção de Eficiência Energética em Edificações /UFPEL

LABCEE - Laboratório de Conforto e Eficiência Energética/ UFPEL

LEED - Leadership in Energy and Environmental Design

MMA – Ministério do Meio Ambiente

MC – Medida Corretiva

MCE – Medida de Conservação de Energia

MINC – Ministério da Cultura

PAFT - Percentual de Área de Abertura da Fachada Total

P/m² – Pessoas por metro quadrado

POC – Percentual de Horas Ocupadas em Conforto

PROBEN – Programa de Bom Uso Energético

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PROPAR/UFSC- Programa de Pesquisa e Pós graduação em Arquitetura/ Universidade Federal de Santa Catarina

PROGRAU/UFPEL- Programa de Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo/Universidade Federal de Pelotas

PPGEC/UFSC- Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil/ Universidade Federal de Santa Catarina

RCB – Relação Custo-Benefício

Ri- Resistência Térmica inicial (m²K/W)

REN/h – Renovação de ar por hora

Rse- Resistência superficial externa

Rsi - Resistência superficial interna (m²K/W)

RTQ-C - Regulamento Técnico da Qualidade de edifícios públicos, comerciais e de serviços

RTQ-R – Regulamento Técnico da Qualidade de edificações residenciais.

RRT – Registro de Responsabilidade Técnica

UFRN- Universidade Federal de Natal

UFPEL – Universidade Federal de Pelotas

VRF (volume de refrigerante variável) – Variant Refrigerant Flow/ Fluxo de Refrigerante Variável

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PROPRIEDADES TERMO FÍSICAS E UNIDADES DE MEDIDA

Símbolo Variável Unidade A Área m2 R Resistência térmica de um componente (m2.K)/W U Transmitância térmica de um componente W/(m2.K) CT Capacidade térmica de um componente kJ/(m2.K) ϕ Atraso térmico de um componente horas FSo Fator solar de elementos opacos - FSt Fator solar de elementos transparentes ou translúcidos - CS Coeficiente de sombreamento - c Calor específico kJ/(kg.K) e Espessura de uma camada m λ Condutividade térmica do material W/(m.K) ρ Densidade de massa aparente do material kg/m3 ε Emissividade hemisférica total - K Kelvin - unidade de base do Sistema Internacional de Unidades (SI) para a

grandeza temperatura termodinâmica K

W Watt - unidade de potência W

Medidas de Conservação de Energia

MCE 1 Contratação de Demanda

MCE 2 Eficientização das unidades VRF (volume de refrigerante variável)

MCE 3 Substituição das unidades VRF (volume de refrigerante variável) por unidades Turbocor

MCE 4 Padronização do funcionamento do sistema de proteção solar e implementação de controle de iluminação

MCE 5 Aumento da temperatura do setpoint (temperatura de ajuste) do sistema de ar condicionado

MCE 6 Proposta de sistema de ventilação natural

MCE 7 Proposta de ventilação mecânica

MCE 8 Colocação de novo filme refletivo na fachada leste

MCE 9 Combinação de medidas de conservação de energia – MCE 2 + MCE 4 + MCE 8)

MCE 10 Implementação de sistema VRF (volume de refrigerante variável) no térreo e subsolo

MCE 11 Implementação de sistema fotovoltaico

http://pt.wikipedia.org/wiki/Unidade_de_medidahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://pt.wikipedia.org/wiki/Temperatura_termodin%C3%A2micahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Temperatura_termodin%C3%A2micahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Pot%C3%AAncia

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1. Aspectos Gerais

Foram definidos cinco tipos de ações de eficientização a serem implementadas no edifício em

análise, considerando o usuário, equipamentos e sistemas de condicionamento de ar e

iluminação, a envoltória e os fechamentos internos da edificação. Na definição das MCE foram

observados o impacto das mesmas no nível de eficiência energética do edifício acordando com o

RTQ-C, como também simplesmente a redução no consumo de energia da edificação.

1.1 Descrição das medidas de conservação de energia (MCE)

As MCE tipo 1 são vinculadas à conscientização dos usuários dos espaços no que diz respeito ao

uso e acionamento de sistemas de ar condicionado, iluminação, esquadrias e de proteção solar.

Aspectos como os setpoint (temperatura de ajuste) de resfriamento, acionamento do sistema de

iluminação artificial, como também operação de janelas e brise-soleil-soleil interferem

diretamente no consumo do edifício, sem impactar na avaliação do RTQ-C. As MCE do tipo 2

estão caracterizadas pela substituição de equipamentos e sistemas por soluções mais eficientes,

como o sistema de ar condicionado por exemplo. Estas medidas impactam no nível de eficiência

energética do edifício de acordo com o RTQ-C. As MCE do tipo 3 vinculam-se à intervenção em

elementos de arquitetura presentes na envoltória do edifício, como a sistematização do uso do

sistema de proteção solar existente, e a colocação de novo filme refletivo na fachada oeste, por

exemplo. Também interferem no nível de eficiência energética das edificações acordando com

RTQ-C. As ações do tipo 4 relacionam-se à gestão do edifício. São medidas que geram economia,

mas não impactam no nível de eficiência energética acordando com o RTQ-C. A contratação da

demanda é a principal ação do tipo 4 a ser analisada. E por último, são apresentadas as ações do

tipo 5, vinculadas a alterações internas necessárias para promover a ventilação natural na

edificação, caso pertinente. Esta MCE foi sugerida pela equipe técnica do MMA/MinC, nesse

sentido está sendo analisada sua viabilidade. A MCE do tipo 5 interfere no nível de eficiência

energética do edifício de acordo com o RTQ-C. Na tabela 1 são caracterizados os cinco tipos de

ação analisadas e apresentadas ao longo deste relatório.

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Tabela 1 – Classificação dos tipos de ações das Medidas de Conservação de Energia (MCE)

Tipo de ação Caracterização do Tipo Ação Tipo 1 Conscientização dos usuários – PROBEN (Programa de Bom Uso

Energético) Ação Tipo 2 Inovação Tecnológica – Equipamentos e Sistemas Ação Tipo 3 Inovação Tecnológica Envoltória Ação Tipo 4 Gestão do edifício Ação Tipo 5 Inovação Tecnológica – Fechamentos Internos

Na tabela 2 são caracterizadas as MCE adotadas e analisadas para eficientização do Bloco B da

Esplanada dos Ministérios.

Tabela 2 – Caracterização das MCE

MCE Descrição da MCE Tipo

Impacto na economia de energia da

edificação e/ou nos custos da energia

consumida

Impacto na avaliação do nível de Eficiência

Energética acordando com o RTQ-C

1 Contratação de Demanda 4 Sim Não

2

Eficientização das unidades VRF (volume de refrigerante variável) – substituição das atuais por unidades mais

eficientes (Nível A)

2 Sim Sim

3

Substituição das unidades VRF (volume de refrigerante

variável) atuais por unidades Turbocor (Sistema de água

gelada)

2 Sim Sim

4

Padronização do funcionamento do sistema de

proteção solar e implementação de controle de

iluminação

1 e 2

Sim Sim

5

Aumento da temperatura de Setpoint (temperatura de ajuste) do sistema de ar

condicionado

1 Sim Não

6 Proposta de sistema de

ventilação natural 1 e 5

Sim Sim

7 Proposta de ventilação

mecânica 2 Sim Sim

8 Colocação de filme refletivo na

fachada leste 3 Sim Sim

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9 Combinação de MCE (MCE 2 +

MCE 4 + MCE 8) 2 Sim Sim

10 Implantação de sistema VRF

(volume de refrigerante variável) no térreo e subsolo

2 Sim Sim

11 Implementação de sistema

fotovoltaico 2 Sim Sim

Cabe-se ressaltar que todas as MCEs consideraram o sistema de iluminação nível “A” observando

o RTQ-C, ou seja, com uma DPI de 9,7 W/m2.

As MCE analisadas foram avaliadas observando a economia de energia gerada no consumo de

energia (kWh) e na demanda (kW). O edifício real na análise de cada MCE foi simulado

observando o sistema de iluminação com DPI nível “A” em todas as análises. O caso base para

análise de eficiência energética e econômica foi o edifício real observando o sistema de

iluminação artificial (nível A) e condicionamento de ar existente.

1.2 Análise de Investimento

Para a análise financeira das medidas de conservação de energia apontadas neste relatório

buscou-se determinar a relação custo-benefício (RCB) e o tempo de retorno do investimento

inicial (payback) de cada uma delas. Importante destacar que está análise estará sendo

desenvolvida do ponto de vista do cliente, neste caso do MMA/MinC, que mensalmente pagam

a fatura de energia elétrica e serão beneficiados economicamente com a redução do consumo.

Nos itens 1.3 e 1.4 são apresentados os conceitos aplicados para os cálculos destes parâmetros.

1.3 Cálculo da Relação Custo-Benefício (RCB)

A relação custo-benefício é definida conforme a equação 1 apresentada a seguir:

𝑅𝐶𝐵 = 𝐶𝐴𝑇

𝐵𝐴𝑇 (1)

Sendo,

CAT o custo anualizado total, em R$/ano, e

BAT o benefício econômico anual, em R$/ano.

O resultado obtido da equação 1 é um valor adimensional que possibilita inicialmente avaliar se

a medida considerada tem viabilidade do ponto de vista econômico, pois quando esse quociente

é menor que 1 significa que os custos são inferiores aos benefícios. Posteriormente, é possível

priorizar as medidas que apresentem a menor RCB.

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Para determinar o CAT considera-se o investimento inicial total da MCE decomposto em uma

série uniforme de valores ao longo da vida útil da MCE. Para isso, este valor inicial é multiplicado

pelo fator de recuperação de capital (FRC), assim definido:

𝐹𝑅𝐶 =𝑖 ∙ (1+𝑖)𝑛

(1+𝑖)𝑛−1 (2)

Sendo,

i a taxa de desconto em base anual (remuneração do capital investido), em %; e

n o tempo de vida útil da medida, em anos.

A partir do FRC, o CAT fica assim definido:

𝐶𝐴𝑇 = 𝐶𝑇 ∙ 𝐹𝑅𝐶 (3)

Sendo CT o custo inicial do investimento, em R$.

Considerou-se para as análises aqui desenvolvidas um valor de 8 % ao ano para taxa de desconto

em base anual, valor típico do setor elétrico.

Para o cálculo do BAT considerou-se os valores da tarifa paga pelo cliente e os valores de redução

resultantes da simulação de cada uma das medidas. Para a modalidade Horo-Sazonal Azul AS, os

valores das tarifas para janeiro de 2014 para consumo de ponta, fora de ponta, e para a demanda

de ponta e fora de ponta são apresentados na tabela 3 apresentada a seguir.

Tabela 3 – Tarifa Horo-Sazonal Azul – Prédio Público AS

Demanda (R$/kW.mês) Consumo (R$/kWh)

Ponta Fora de Ponta Ponta Fora de Ponta

30,4163242 11,2161051 0,3555327 0,2299233

Fonte: CEB (2014).

Com relação aos valores que representam a redução do consumo, considerou-se a energia

conservada (EC) como a diferença entre o consumo anual do caso base e o consumo anual na

nova situação representada pela adoção da MCE em análise, sendo que estes dois valores de

consumo foram determinados através de simulação.

As simulações consideram o funcionamento do edifício entre 8 e 18 horas, horário considerado

fora de ponta para consumo e demanda. Desta forma, o valor total da economia estimada na

simulação foi dividida nas duas parcelas: ponta e fora da ponta.

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No caso da energia conservada, o valor global da economia anual foi parcelada considerando o

histórico observado nas faturas de energia. Analisando as 12 faturas de 2013 concluiu-se que

92% do consumo se deu fora da ponta e os 8 % restantes na ponta, sendo estes os percentuais

utilizados para se dividir o resultado da energia conservada.

No caso da demanda, cada um dos 12 valores mensais foi considerado. Em cada mês, a diferença

entre a demanda no caso base e a demanda na nova situação resultou na redução de demanda

do respectivo mês. A média destes 12 valores mensais de redução de demanda foi considerado

como a redução de demanda global para a medida analisada.

Este valor global foi adotado diretamente como a redução da demanda fora da ponta. Para

chegar ao valor da redução da demanda na ponta, projetou-se sobre o valor global um fator

definido através da relação constante na contratação de demanda entre o cliente e a CEB

(590/900), resultando em um valor menor para este período de ponta.

Com estes valores de economia e com os valores da tarifa constantes na tabela 3, estimou-se o

benefício econômico anual através da equação:

𝐵𝐴𝑇 = (𝑅𝐷𝑃 ∙ 𝑇𝐷𝑃 + 𝑅𝐷𝐹𝑃 ∙ 𝑇𝐷𝐹𝑃) ∙ 12 + 𝐸𝐶𝑃 ∙ 𝑇𝐸𝑃 + 𝐸𝐶𝐹𝑃 ∙ 𝑇𝐸𝐹𝑃 (4)

Sendo:

RDP – Redução da Demanda na Ponta (kW);

TDP – Tarifa de Demanda na Ponta (R$/kW.mês);

RDFP – Redução da Demanda Fora da Ponta (kW);

TDFP – Tarifa de Demanda Fora da Ponta (R$/kW.mês);

ECP – Energia Anual Conservada na Ponta (kWh/Ano);

TEP – Tarifa de Energia na Ponta (R$/kWh);

ECFP – Energia Anual Conservada Fora da Ponta (kWh/Ano);

TEFP – Tarifa de Energia Fora da Ponta (R$/kWh).

1.4 Payback (Tempo de Retorno)

O payback é definido como o tempo de retorno do investimento. No caso do payback simples,

este valor é obtido através do quociente entre o investimento inicial total e o benefício

econômico anual, ambos relacionados com a medida de conservação de energia em análise,

conforme equação 5 a seguir:

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𝑃𝐵𝑆 = 𝐶𝑇

𝐵𝐴𝑇 (5)

Sendo:

PBS o payback simples, em anos;

CT o custo inicial do investimento, em R$.

BAT o benefício econômico anual, em R$/ano.

Seu valor representa o tempo de recuperação do capital investido, mas não considera nenhuma

remuneração para este capital. Além disso, a aplicação direta da equação 5 somente será possível

nos casos em que o BAT seja representado por valores anuais constantes.

Já o payback descontado (PBD) considera o valor do capital ao longo do tempo. Para calculá-lo,

elaborou-se o fluxo de caixa da medida analisada considerando-se no ano zero o custo inicial do

investimento (CT) como uma primeira parcela negativa e nos demais anos o benefício econômico

anual (BAT) como parcelas positivas representando os retornos do investimento.

No desenvolvimento dos fluxos de caixa, considerou-se que os valores dos BAT sofrerão um

reajuste por conta do aumento das tarifas esperados. Assim, o valor calculado inicialmente foi

acrescido em um percentual de 5,5 % ao ano, índice que está sendo considerando aqui como

uma expectativa de reajuste das tarifas nestes próximos anos.

Estes valores ajustados para cada ano irão compor os valores futuros dos benefícios econômicos

do fluxo de caixa. Após este ajuste, estes valores futuros que compõem o fluxo de caixa são

trazidos ao valor presente considerando uma taxa de 8 % ao ano, quando então é possível

calcular o PBD observando o momento em que o saldo do fluxo de caixa se equilibra.

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2. Análise das Medidas de Conservação de Energia

2.1 MC – Medida Corretiva

As baixas densidades de potência de iluminação, conjugadas com sistema de iluminação com

grande número de lâmpadas fluorescentes T8 no subsolo, levantadas na realização dos produtos

1 e 2 deste edital, apontaram para uma inadequação do sistema de iluminação artificial existente

no Bloco B do MMA/Minc. A tabela 4, apresentada no relatório do Produto 2 caracteriza as baixas

DPI dos andares do MMA/Minc. No caso do subsolo, com a presença da garagem, é esperada

uma baixa DPI, diferente do caso de alguns pavimentos, como o 1°, 2°, 3°, 4°, 8° e 9°, nos quais a

DPI está muito abaixo da considerada nível “A” para edifícios de escritório – 9,7 W/m2.

Tabela 4 – Análise da DPI dos pavimento do Bloco B do MMA/Minc

Pavimento Carga Instalada Iluminação e

Reatores (W) Área (m2)

DPI (W/m2)

Subsolo 14956 3736 4,00

Térreo 8436 1605 5,26 1° Pavimento 10487 1115 9,41 2° Pavimento 11797 1781 6,62 3° Pavimento 9687 1477 6,56 4° Pavimento 9278 1477 6,28 5° Pavimento 20876 1557 13,41 6° Pavimento 22042 1588 13,88 7° Pavimento 20445 1643 12,44 8° Pavimento 12333 1547 7,97 9° Pavimento 11378 1650 6,90

Para a realização da análise de eficiência das MCE propostas partiu-se do pressuposto que o

sistema de iluminação artificial apresenta nível de eficiência energética “A”, acordando com o

RTQ-C, e observando uma DPI de 9,7 W/m2 para a área de escritórios e 2,7 W/m2 para a área de

garagens. Nesse sentido, foi estimado um custo para a adequação do sistema de iluminação

existente, apresentado na tabela 5, e caracterizada como medida corretiva (MC).

Analisando a MCE 4 apresentada posteriormente neste relatório, observa-se que está sendo

proposto a implementação de um sistema de automação da iluminação, sendo caracterizada, em

parte, pela dimerização das lâmpadas fluorescentes T5, sendo necessária a existência de reatores

eletrônicos dimerizáveis.

A implementação da medida de correção (MC 1) é entendida como uma ação fundamental para

os objetivos de etiquetagem do edifício. Está sendo prevista a manutenção das luminárias atuais,

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realizando-se apenas a troca dos reatores e das lâmpadas. No caso de se decidir por adotar a

automação proposta na MCE 4, seria mais interessante adquirir reatores dimerizáveis já no

momento da medida corretiva, minimizando os custos das duas ações conjuntas, uma vez que se

estaria eliminando troca de reatores e serviços duplicados.

Os valores apresentados na tabela 5 a seguir correspondem a uma estimativa do custo da medida

corretiva necessária. Na confecção do projeto luminotécnico será realizada uma análise

pormenorizada das necessidades de adequação do sistema existente.

Tabela 5 – Custos para implementação da MC 1 (Medida Corretiva 1)

Descrição dos equipamentos e

sistemas N° de unidades Custo (R$)

Lâmpada fluorescente T5 8.000 39.360,00 Reator Eletrônico T5 4.000 175.480,00

Adaptação das Luminárias 8.000 34.000,00 Serviços 4.000 200.000,00 TOTAL 446.840,00

2.2 MCE 1 – Contratação de Demanda

A demanda de energia é sempre o valor de potência que uma determinada carga necessita para

seu funcionamento, e cada equipamento possui a sua respectiva demanda para executar suas

tarefas. A soma das várias demandas pertencentes aos diversos equipamentos existentes em

uma instalação representará a demanda de potência elétrica da instalação durante determinado

intervalo de tempo. Os medidores de demanda das concessionárias efetuam a integração dos

valores medidos a cada 15 minutos, e o maior destes valores registrados dentro desses períodos

ao final de 30 dias de medição será o valor da demanda medida contida na conta de fornecimento

de energia da unidade consumidora.

Já a estrutura tarifária é o conjunto de tarifas aplicáveis aos componentes de consumo de energia

elétrica e/ou demanda de potências ativas de acordo com a modalidade de fornecimento. As

tarifas de energia elétrica variam de acordo com a opção tarifária firmada entre a concessionária

e o consumidor. Se a unidade consumidora receber a energia em baixa tensão (Grupo B), pagará

somente o consumo mensal em kWh. Caso receba energia elétrica em média tensão (Grupo A),

pagará conforme contrato firmado com a concessionária pelos valores de demanda em kW nas

opções de Tarifa Convencional, Horo-sazonal verde ou azul, além do consumo mensal em kWh.

Para este grupo é prevista tarifa de ultrapassagem que é aplicável sobre a diferença positiva entre

a demanda medida e a contratada, quando exceder os limites estabelecidos. O enquadramento

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tarifário objetiva ajustar o contrato de fornecimento de energia elétrica da unidade consumidora

com a concessionária para que resulte em menor valor de pagamento da conta de energia.

No MMA/MINC são duas as possibilidades de contratação de energia, a horo-sazonal AZUL e a

horo-sazonal VERDE. As tarifas horo-sazonais são as chamadas tarifas diferenciadas, onde a

demanda de potência e os consumos de energia elétrica são faturados segundo sua ocorrência

ao longo do dia - ponta e fora de ponta.

Acordando com as definições da CEEE - Companhia Estadual de Energia Elétrica (2014), na tarifa

horo-sazonal AZUL, a maior repercussão está na tarifa aplicada na demanda de potência (kW). A

relação entre a tarifa da demanda de energia elétrica utilizada no horário fora de ponta e no

horário de ponta é em torno de 1 para 3, ou seja, as demandas são medidas separadamente, por

segmento horário (ponta e fora de ponta), e, também, faturadas separadamente, sendo que a

tarifa para demanda de ponta é em torno de 3 vezes o valor da tarifa fora de ponta (Grupo A4).

Com a expressiva diferença de custo entre a demanda de energia apurada nas horas de ponta e

a apurada nas horas fora de ponta, não é uma tarifa recomendada para consumidores que, em

decorrência do regime de suas atividades, não possam desligar equipamentos que representem

no mínimo 50% da carga (demanda) no intervalo de horas considerado como horário de ponta;

a partir deste mínimo, quanto mais carga for desligada, maior o benefício na fatura, podendo

atingir 30% da conta normal. A escolha desta tarifa exige rigoroso controle por parte do

consumidor, na medida em que uma ultrapassagem de demanda (uso além do contratado),

principalmente no horário de ponta, causa um forte impacto na fatura.

Tarifa horo-sazonal VERDE: nesta, a diferenciação concentra-se na tarifa aplicada ao consumo

(kWh) e tem uma única tarifa para a demanda de potência (kW); isto é, não faz diferenciação no

horário de utilização da demanda, porém o consumo verificado é medido por segmento horário

e aquele de fora de ponta tem uma tarifa em torno de 1/10 (um décimo) daquela aplicada ao

consumo verificado na ponta. Esta estrutura tarifária é indicada para instalações consumidoras

que pela sua natureza funcionam durante parte do horário de ponta, entrando neste segmento

ainda com demanda plena, com desativação gradativa e índice de utilização da ponta de mais ou

menos 1/3 (um terço) daquele horário reservado.

Com base nas informações de consumo e demanda de energia colhidas na etapa 1, através das

análises das contas de energia de, no mínimo, 18 meses, pretende-se verificar a possibilidade de

redução nos valores despendidos com a fatura de energia, com alterações no contrato de

fornecimento de energia elétrica firmados com a concessionária.

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O MMA/MINC é tarifado na modalidade HORO-SAZONAL AZUL, com demandas contratadas de

900 kW no horário fora de ponta e de 590 kW no horário de ponta, conforme figura 1.

Figura 1 – conta de energia do MMA/MINC

O programa que foi utilizado para a simulação da recontratação de demanda e da mudança da

estrutura tarifária foi o CPC (Controle e Planejamento de Consumo), desenvolvido por bolsistas

da Engenharia de Automação e Controle e da Engenharia Eletrônica da UFPel, vinculados ao

PROBEN (Programa de Bom Uso Energético) da Universidade Federal de Pelotas, RS,

coordenados pelo LABCEE. Nele foram inseridos os dados do MMA/MINC, conforme figura 2.

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Figura 2 – Cadastro do MMA/MINC no programa CPC (LABCEE)

O programa foi alimentado com os valores de consumo e demanda de energia obtidos através

das faturas de energia disponibilizadas pelo MMA/MINC, entre setembro de 2010 e agosto de

2012. Os valores das tarifas foram obtidos no site da CEB

(http://www.ceb.com.br/index.php/tarifas) e inseridos no programa, conforme figura 3.

Figura 3 – Tarifas da CEB inseridas no programa CPC (LABCEE)

http://www.ceb.com.br/index.php/tarifas

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As figuras 4 e 5 representam a distribuição do consumo de energia ao longo do período de dois

anos, nos horários fora de ponta e de ponta, respectivamente.

Figura 4 – Consumo de energia no horário fora de ponta (set/11 até ago/13)

Através da análise do gráfico da figura 4 pode-se verificar um aumento do consumo de energia

significativo no prédio, a partir de outubro de 2012, que se prolongou durante todo o período de

verão, até o mês de maio de 2013, quando os valores passaram a ficar muito próximos dos

obtidos no ano anterior. Isto provavelmente foi gerado pelo aumento do consumo do sistema de

condicionamento de ar pois se fosse pelo sistema de iluminação teria se mantido nos meses de

inverno, quando as temperaturas estão mais amenas. No horário de ponta, representado pela

figura 5, este aumento também ocorreu, porém de forma mais amena e em um período menor,

entre outubro de 2012 até janeiro de 2013.

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Figura 5 – Consumo de energia no horário de ponta (set/11 até ago/13)

A partir daí foi feita uma análise das demandas de energia no mesmo período, cujos gráficos

estão representados nas figuras 6 e 7.

Figura 6 – Demanda de energia no horário fora de ponta (set/11 até ago/13)

O gráfico da figura 6 nos mostra um aumento de demanda no horário fora de ponta nos meses

compreendidos entre setembro de 2012 e janeiro de 2013. Outro dado importante é que,

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levando em conta a demanda contratada de 900 kW, a partir de novembro de 2012 houve

ultrapassagem em 4 períodos nos 10 meses subsequentes (figura 7), o que indica a pertinência

da alteração do valor do contrato.

Obs: o mês de janeiro de 2012 apresenta um valor discrepante na demanda no horário fora de

ponta, que coincide com o valor da demanda no horário de ponta na fatura de energia da

concessionária. Porém este valor não entra no nosso cálculo, pois está fora do período simulado

(set/2012 à ago/2013), além do que, por estar com valor abaixo da demanda contratada, ele

também não modificou o valor pago pelo MMA/MINC à concessionária.

Figura 7 – Ultrapassagem de demanda de energia no horário fora de ponta (set/12 até ago/13)

Já o gráfico representado na figura 8, da demanda no horário de ponta, mostra um

comportamento semelhante em relação ao período do aumento de demanda de energia, porém

em apenas dois meses no último ano houveram ultrapassagens que geraram um custo adicional

à conta de energia (figura 9).

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Figura 8 – Demanda de energia no horário de ponta (set/11 até ago/13)

Figura 9 – Ultrapassagem de demanda de energia no horário de ponta (set/12 até ago/13)

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Após esta primeira análise foi feita uma simulação com os mesmos valores contratados

atualmente pelo MMA/MINC, para verificar qual a estrutura tarifária mais adequada para a

instalação. Mesmo que o programa apresente os dados de AT-Convencional e medição em BT,

estas categorias não podem ser contratadas pelo MMA/MINC, em função da norma atualmente

em vigor, que exige uma tarifação tipo horo-sazonal para consumidores com demanda acima de

150 kW. Os resultados obtidos estão representados na figura 10.

Figura 10 – Simulação de estrutura tarifária com valores atualmente contratados pelo MMA/MINC

Em um segundo momento a simulação foi feita com um aumento da demanda contratada no

horário fora de ponta, de 900 para 950 kW, valor mais adequado em função das ultrapassagens

verificadas no período analisado, valores representados na figura 11.

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Figura 11 – Simulação de estrutura tarifária com novos valores de demanda no horário fora de ponta

A análise dos dados obtidos através da simulação de recontratação de demanda e mudança de

estrutura tarifária, apresentados nas figuras 10 e 11, nos indicam claramente a opção pela

mudança da estrutura tarifária atual, a Horo-sazonal azul, pela HORO-SAZONAL VERDE.

A opção por esta nova modalidade tarifária, juntamente com o aumento da demanda contratada

de 900 para 950 kW, poderia representar um custo evitado no período de R$ 89.611,25, ou R$

7.467,60 mensais. Isto teria proporcionado uma economia percentual de 6,17% no custo da

energia pago à concessionária.

Em função disso recomendamos a nova contratação de energia com a CEB na modalidade HORO-

SAZONAL VERDE, com uma demanda contratada de 950 kW.

2.2.1 Análise da Eficiência Energética

A MCE 1 sendo uma medida de gestão do contrato da tarifa de energia não é tratada neste item.

2.2.2 Análise do Custo-Benefício

A MCE 1 sendo uma medida de gestão da contratação da tarifa de energia, e não tendo custos,

não é tratada neste item.

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2.2.3 Análise do Payback

A MCE 1 não apresenta custos neste sentido o não é necessário calcular o payback.

2.3 MCE 2 – Eficientização das unidades VRF (volume de refrigerante

variável)

As unidades condensadoras VRF (volume de refrigerante variável) existentes no Bloco B do

MinC/MMA são substituídas por unidades mais eficientes, da marca Daikin, Modelo VRV Nova,

conforme Figuras 12 e 13. A capacidade instalada é de 605 TR. Na tabela 6 são apresentadas as

características e número de unidades a serem implantadas observando a MCE 2. Na tabela 7 são

apresentados o número de unidades internas e os respectivos modelos a serem também

implantados no edifício. A vida útil do sistema observando as informações da empresa Daikin é

de 16 anos.

Figura 12 – Unidade condensadora de Sistema VRF (volume de refrigerante variável)

Figura 13 – Unidade evaporadora FXZQ25MVE (DAIKIN)

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A análise da eficiência energética gerada com base na substituição do sistema VRF (volume de

refrigerante variável) atual por sistema VRF (volume de refrigerante variável) mais eficiente foi

realizada observando os Setpoint (temperatura de ajuste) de 21°C e 24°C (utilizado atualmente

o de 21°C). A análise financeira foi realizada observando o Setpoint (temperatura de ajuste) de

21°C.

Tabela 6 – Características e número de unidades VRF (volume de refrigerante variável) Daikin VRV Inova (unidades externas)

Tabela 7 – Características e número de unidades internas


Cabe-se ressaltar que o caso base foi simulado observando no Bloco B do MinC/MMA um sistema

de iluminação artificial nível “A”, como também o sistema de condicionamento de ar atual. Na

tabelas 8 e 9 são apresentados os dados de redução de consumo e de redução de demanda com

base na implementação de sistema de condicionamento de ar VRF (volume de refrigerante

variável) mais eficiente.

Tabela 8 – Consumo (kW) e Demanda (kWh) do Caso Base com Setpoint (temperatura de ajuste) de 21°C

Base

Demanda

(kW) Consumo

(kWh)

Jan 1065 199793

Fev 1067 175295

Mar 1045 177671

Abr 964 191183

Mai 929 169195

Jun 834 153297

Jul 835 176279

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Ago 908 180839

Set 1114 178825

Out 1006 192772

Nov 1130 171178

Dez 982 183184

2149510

Tabela 9 – Consumo (kW) e Demanda (kWh) com o sistema VRF (volume de refrigerante variável) Daikin.

VRF (volume de refrigerante variável) Daikin Set 21

Demanda (kW) Consumo (kWh) Red. Dem. Red. Cons.

Jan 822 160941 23% 19%

Fev 826 139701 23% 20%

Mar 819 141823 22% 20%

Abr 753 151198 22% 21%

Mai 758 133886 18% 21%

Jun 660 122380 21% 20%

Jul 656 140145 21% 20%

Ago 698 141499 23% 22%

Set 809 139315 27% 22%

Out 773 153916 23% 20%

Nov 809 134757 28% 21%

Dez 780 147626 21% 19%

1707186 23% 21%

A redução de 21% do consumo do Bloco B com a MCE 2 pode ser observada no gráfico 1.

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Gráfico 1 – Redução do consumo com base na MCE 02

Com a MCE 2 a redução da demanda foi na ordem de 29%, conforme gráfico 2.

Gráfico 2 – Redução da demanda com base na MCE 2

2.3.2 Análise do Custo-Benefício (RCB)

Na tabela 10 são apresentados os dados referentes aos custos de aquisição e instalação do

sistema de condicionamento de ar VRF (volume de refrigerante variável) proposto. Os custos do

equipamentos foram levantados junto ao fabricante e os valores dos serviços foram estimados

através de consultas com empresas instaladoras.

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Tabela 10 – Custo inicial (aquisição e instalação)

Equipamentos/Instalação Custos (R$) Percentual (%) Unidades Externas (evaporadoras) 2.063.544,29 27% Unidades Internas (condensadoras) 3.913.280,80 52%

Miscelâneas 395.026,86 5% Serviços 1.200.000,00 16%

TOTAL (R$) 7.571.851,95

Na tabela 11 são apresentados os valores do FRC (Fator de Recuperação do Capital), do CT (custo

inicial do investimento), o BAT (benefício econômico anual) e a RCB (Relação Custo-Benefício).

Tabela 11 – FRC e RCB

FRC 0,1130 CT 7.571.851,95

BAT 190.764,27 RCB 4,48


A RCB apresentada na tabela 11 indica que o investimento analisado supera em muito o valor

dos benefícios econômicos auferidos com a MCE 2. Com relação ao payback, calculou-se um PBS

de 39 anos, muito superior à vida útil indicada pelo fabricante. Para o PBD, a análise do fluxo de

caixa descontado indica que o saldo não se equilibra ao longo do horizonte avaliado, refletindo

assim que o investimento nesta MCE 2 não apresenta um retorno econômico que o justifique.

2.4 MCE 3 – Substituição das unidades VRF (volume de refrigerante

variável) por unidades Turbocor

Na MCE 3 as unidades VRF (volume de refrigerante variável) existentes foram substituídas por

uma central de água gelada de alta eficiência (Chillers Turbocor). Importante destacar que esta

opção apresenta a necessidade de uma área interna para abrigar os equipamentos (chillers-

centrais de água gelada e bombas), além de uma área externa para a instalação das torres de

arrefecimento.

A capacidade instalada considera é de 600 TR. A central de água gelada é com condensação a

água, por isso a necessidade das torres. A difusão interna de ar é obtida através de unidades

internas hidrônicas do tipo fancoletes (intercambiadores de calor). Na figura 14 é apresentado

uma imagem de uma unidade Chiller (unidade de água gelada) modelo MS300-1FL2W2H-R134A

fabricado pelas Indústrias Tosi.

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Figura 14– Chiller (Unidade de água gelada) Turbocor modelo MS300-1FL2W2H-R134A

A Figura 15 apresenta uma imagem de uma unidade interna modelo MCK020AW. Nas tabelas 12

e 13 são apresentadas a quantidade e os respectivos modelos de chillers e fancoletes

(intercambiadores de calor) a serem também implantados no edifício.

Figura 15 – Unidade interna modelo MCK020AW

A análise da eficiência energética gerada com base na substituição do sistema VRF (volume de

refrigerante variável) atual por Central de Água Gelada mais eficiente foi realizada observando

os Setpoint (temperatura de ajuste) de 21°C e 24°C (utilizado atualmente e proposto como MCE

5). A análise financeira foi realizada observando o Setpoint (temperatura de ajuste) de 21°C.

Tabela 12 – Características e número de Centrais de Água Gelada

Máquina Cap (TR) Quantidad

e

MS300-1FL2W2H-R134A 300 2

Tabela 13 – Características e número de unidades internas

Unidades internas Quantidade

MCK020AW 735

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Cabe-se ressaltar que o caso base foi simulado observando no Bloco B do Minc/MMA um sistema

de iluminação artificial nível “A”, como também o sistema de condicionamento de ar atual. Na

tabelas 14 e 15 são apresentados os dados de redução de consumo e de redução de demanda

com base na implementação de sistema de condicionamento de ar Chiller Turbocor.

Tabela 14 – Consumo (kWh) e Demanda do Caso Base (kW)

Base

Demanda (kW) Consumo (kWh)

Jan 1065 199793

Fev 1067 175295

Mar 1045 177671

Abr 964 191183

Mai 929 169195

Jun 834 153297

Jul 835 176279

Ago 908 180839

Set 1114 178825

Out 1006 192772

Nov 1130 171178

Dez 982 183184

2149510

Tabela 15 – Consumo (kWh) e Demanda da MCE 3 (kW)

Turbocor Set 21

Demanda (kW) Consumo (kWh) Red. Dem. Red. Cons.

Jan 857 180602 20% 10%

Fev 861 156498 19% 11%

Mar 852 161177 18% 9%

Abr 838 173944 13% 9%

Mai 822 152885 11% 10%

Jun 766 137730 8% 10%

Jul 765 158360 8% 10%

Ago 803 163680 12% 9%

Set 840 158973 25% 11%

Out 832 175589 17% 9%

Nov 847 153091 25% 11%

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Dez 842 168556 14% 8%

1941086 16% 10%

A redução percentual do consumo pode ser observada no Gráfico 03, na ordem de 10%. A

redução da demanda pode ser observada no Gráfico 04, na faixa de 20%.

Gráfico 3 – Redução do consumo com base na MCE 03

Gráfico 4 – Redução da Demanda com base na MCE 03



sistema de condicionamento central de Água Gelada proposto.

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Equipamentos/Instalação Custos (R$) Unidades Externas 1.980.999,18 Unidades Internas 2.130.030,00 Sistemas auxiliares 1.500.000,00

Instalação 900.000,00 TOTAL (R$) 6.511.029,18

Na tabela 17 são apresentados os valores do FRC (Fator de Recuperação do Capital), do CT (custo

inicial do investimento), o BAT (benefício econômico anual) e a RCB (Relação Custo-Benefício).

Tabela 17– FRC e RCB

FRC 0,1019 CT (R$) 6.511.029,18

BAT (R$) 110.894,64 RCB 5,98


A RCB apresentada na tabela 17 indica que o investimento supera em muito o valor dos

benefícios econômicos estimados para a MCE 3. Com relação ao payback, calculou-se um PBS de

58,7 anos, período muito elevado. Para o PBD, a análise do fluxo de caixa descontado indica que

o saldo não se equilibra no período avaliado, indicando que o investimento nesta MCE 3 não

apresenta um retorno econômico que o justifique.

2.5 MCE 4 – Padronização do funcionamento do sistema de proteção

solar existente (brise-soleils verticais) e implementação de controle

de iluminação

A MCE 4 tem como objetivo avaliar a integração do sistema de proteção solar existente (brise-

soleils verticais) com sistema de controle de iluminação, ou seja, com dimerização1 do sistema de

iluminação artificial. Na MCE 4 foram testadas 7 possíveis combinações de operação do sistema

de proteção solar observando além da operação manual do brise-soleil por parte do usuário, a

implementação de controle de iluminação, acionando o sistema de iluminação artificial

1 Dimerização: Capacidade de alternar a intensidade luminosa do ponto de luz.

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paralelamente às aberturas da edificação. As 7 possíveis combinações entre a posição do brise-

soleil e o controle de iluminação são apresentados na tabela 18.

Cabe-se ressaltar, que observando a análise financeira, foi previsto que 1/7 do total de lâmpadas

não será dimerizado. Essas lâmpadas estarão nas circulações dos pavimentos. Ressalta-se ainda,

que na quantificação dos custos de implementação da dimerização temos dois possíveis cenários

a serem analisados.

No primeiro, considera-se que na medida corretiva (MC 1) foram instalados reatores dimerizáveis

ao invés de reatores eletrônicos simples para as lâmpadas T5. A MC 1 é uma condição para a

etiquetagem máxima possível do edifício, mas ela prevê a instalação de reatores eletrônicos

simples, uma vez que nela não se prevê nenhuma automação. Já a MCE 4 é uma opção que está

sendo proposta, e neste primeiro cenário considera-se para o custo dos reatores apenas a

diferença dos custos dos reatores dimerizáveis e dos reatores simples. Da mesma forma, para os

serviços neste primeiro cenário considerou-se apenas um adicional relacionado à instalação dos

sensores aos reatores dimerizáveis instalados na MC 1.

No segundo cenário, RCB e payback foram analisados considerando integralmente os custos dos

sensores, reatores eletrônicos dimerizáveis e mão de obra de instalação.

Tabela 18 – Combinações simuladas da operação de brise-soleils e presença de sistema de controle de iluminação

R01 – Brises abertos e sem nenhum tipo de controle de iluminação

R02 - Brises fechados e sem nenhum tipo de controle de iluminação (Cenário base utilizado para comparação nas MCE anteriores)

R03 – Brises abertos com controle de iluminação (dimerização linear com setpoint (temperatura de ajuste) em 500 lux) em todos os ambientes com aberturas translúcidas.

R04 – Brises fechados com controle de iluminação (dimerização linear com setpoint (temperatura de ajuste) em 500 lux) em todas os ambientes com aberturas translucidas.

R05 – Brises abertos no período da manhã e fechados no período da tarde, com controle de iluminação (dimerização linear com setpoint (temperatura de ajuste) em 500 lux) em todas os

ambientes com aberturas translúcidas.

R06 – Brises abertos no período da manhã e diferentes posições no período da tarde – para bloquear a incidência de sol direta - com controle de iluminação (dimerização linear com setpoint

(temperatura de ajuste) em 500 lux) em todas os ambientes com aberturas translúcidas.

R07 – Brises com controle por radiação, 120 W/m2, e com controle de iluminação (dimerização linear com setpoint (temperatura de ajuste) em 500 lux) em todas os ambientes com aberturas

translucidas.

Pág. 41 de 72

Na figura 16 ilustra-se o sensor indicado na MCE 4 – DIM MICO, marca OSRAM a ser

implementado junto aos interruptores do sistema de iluminação no Bloco B.

Figura 16 – Sensor DIM MICO, marca OSRAM

O controle de iluminação prevê a dimerização do sistema de iluminação artificial observando

que a sequência de desligamento do sistema de iluminação artificial inicia nas fileiras de

luminárias próximas às janelas.

A relação dos equipamentos necessários para a automação do sistema de iluminação é

apresentada na tabela 19.

Tabela 19 – Relação dos equipamentos necessários para a automação do sistema de iluminação

Especificação dos Equipamentos Quantidade Sensores de iluminação 112

Reatores Eletrônicos dimerizáveis 2.925


Nas tabelas 20 a 26 são apresentados os resultados da análise de eficiência energética das 7

configurações da relação brise-soleils e controle de iluminação encontrados na MCE 4.

Tabela 20 – Resultados da Configuração 01 - Brises abertos e sem nenhum tipo de controle de iluminação

R01

Meses Iluminação Arrefecimento Total

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Janeiro 45529 207 87250 497 213792 1072

Pág. 42 de 72

Fevereiro 39320 207 85564 610 194992 1185

Março 41390 207 79485 548 194454 1123

Abril 45529 207 75494 485 201688 1059

Maio 43459 207 49006 453 168845 1027

Junho 41390 207 31884 286 145638 858

Julho 47598 207 36370 287 167159 859

Agosto 45529 207 51948 363 177476 936

Setembro 41390 207 63547 517 178089 1091

Outubro 45529 207 69725 476 195791 1050

Novembro 39320 207 67066 444 176119 1019

Dezembro 43459 207 68115 432 188588 1006

Total 2202631

Média 1024

Tabela 21 – Resultados da Configuração 02 - Brises fechados e sem nenhum tipo de controle de iluminação

R02


Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Janeiro 45529 207 82559 470 208915 1045

Fevereiro 39320 207 79283 543 188510 1118

Março 41390 207 72290 503 187045 1077

Abril 45529 207 69155 438 195165 1012

Maio 43459 207 45015 408 164743 981

Junho 41390 207 29411 265 143084 836

Julho 47598 207 33359 266 164051 837

Agosto 45529 207 46624 329 172006 901

Setembro 41390 207 56745 445 171099 1018

Outubro 45529 207 62401 411 188262 984

Novembro 39320 207 62039 446 170929 1020 Dezembro 43459 207 63416 422 183729 995

Total 2137539 Média 985

Tabela 22 – Resultados da Configuração 03 - Brises abertos com controle de iluminação

R03


Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Pág. 43 de 72

Janeiro 17738 107 80458 458 179024 933

Fevereiro 15287 111 79169 568 164403 1046

Março 16197 175 73297 509 162907 1051

Abril 19136 207 69265 447 168890 1021

Maio 19575 207 43517 416 139309 990

Junho 19570 207 26409 264 118193 835

Julho 21461 207 29697 265 134176 836

Agosto 19986 207 46036 332 145846 905

Setembro 16813 183 57614 478 147410 1028

Outubro 17773 149 63618 439 161744 955

Novembro 15341 103 61500 411 146413 881

Dezembro 16788 103 62519 397 156146 867

Total 1824463

Média 946

Tabela 23 – Resultados da Configuração 04 - Brises fechados com controle de iluminação

R04


Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Janeiro 18366 113 75782 443 174798 923

Fevereiro 15816 116 73046 504 158614 987

Março 16687 176 66214 462 156108 1005

Abril 19815 207 63096 401 163225 974

Maio 20180 207 39771 372 136063 944

Junho 20243 207 24360 242 116748 812

Julho 22154 207 27110 242 132194 813

Agosto 20831 207 41083 298 141603 870

Setembro 17525 184 50983 407 141312 957

Outubro 18359 155 56285 376 154795 897

Novembro 15947 111 56534 419 141898 897

Dezembro 17291 111 57738 386 151714 862

Total 1769073

Média 912

Pág. 44 de 72

Tabela 24 – Resultados da Configuração 05 - Brises abertos no período da manhã e fechados no período da tarde, com controle de iluminação

R05


Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Janeiro 17846 107 77057 446 175586 920

Fevereiro 15377 111 74300 506 159460 984

Março 16325 176 67095 464 156652 1007

Abril 19382 207 63758 403 163473 976

Maio 19810 207 40353 373 136295 946

Junho 19809 207 24805 243 116773 814

Julho 21725 207 27883 244 132563 815

Agosto 20243 207 41779 299 141733 871

Setembro 17041 184 51817 409 141689 959

Outubro 17932 155 57401 378 155518 899

Novembro 15468 103 57589 423 142504 893

Dezembro 16883 103 58719 388 152316 857

Total 1774563

Média 912

Tabela 25– Resultados da Configuração 06 - Brises abertos no período da manhã e diferentes posições no período da tarde – para bloquear a incidência de sol direta - com controle de iluminação

R06


Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Janeiro 17755 107 79236 458 177750 932

Fevereiro 15309 111 76405 526 161567 1005

Março 16292 176 69742 479 159344 1023

Abril 19326 207 66595 446 166329 1020

Maio 19751 207 42356 395 138297 968

Junho 19741 207 26266 252 118209 823

Julho 21620 207 29522 257 134143 828

Agosto 20178 207 44426 332 144390 905

Setembro 17004 184 54611 454 144517 1005

Outubro 17881 155 60120 400 158261 921

Novembro 15372 103 59601 418 144483 888

Dezembro 16806 103 61156 410 154750 880

Pág. 45 de 72

Total 1802039

Média 933

Tabela 26 – Resultados da Configuração 07 - Brises com controle por radiação e com controle de iluminação

R07

meses Iluminação Arrefecimento Total

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

Consumo (kWh)

Demanda (kW)

janeiro 17750 107 79172 449 177650 923

fevereiro 15316 111 74568 509 159673 987

março 16292 176 68008 471 157552 1014

abril 19332 207 64898 415 164588 988

maio 19712 207 40946 385 136807 958

junho 19720 207 25271 246 117163 817

julho 21553 207 28458 247 132980 818

agosto 20195 207 42564 306 142494 878

setembro 17020 184 52574 418 142443 968

outubro 17884 154 57894 381 155977 902

novembro 15366 103 58615 423 143456 893

dezembro 16796 103 60775 404 154338 873

Total 1785119

Média 918

Nos Gráficos 5 e 6 observa-se que com relação à redução de consumo e demanda as

configurações 4 (Brises fechados e controle de iluminação nos ambientes), 5 (Brises abertos pela

manhã e fechados no período da tarde com controle de iluminação nos ambientes) e 7 (Brises

com acionamento com base no controle de radiação solar e controle de iluminação nos

ambientes) apresentaram resultados muito próximos de economia de energia. A configuração

mais eficiente é a 4, onde os brise-soleils permanecem fechados ao longo do dia e é implantado

sistema de controle linear de iluminação (dimerização). A diferença entre a redução de consumo

e de demanda observando as configurações 4 e 5 é inferior a 1%.

Pág. 46 de 72

Gráfico 5 – Redução do Consumo com base na MCE 04

Gráfico 6 – Redução da Demanda com base na MCE 04



sistema de controle de iluminação proposto.

Pág. 47 de 72


Equipamentos/Instalação

Custos (R$) Cenário 1

Integrada com MC 1

Custos (R$) Cenário 2

Sem integração com MC 1 Sensores de Iluminação 26.062,40 26.062,40

Reatores Eletrônicos 166.608,00 294.957,00 Instalação 146.250,00 146.250,00 TOTAL (R$) 338.920,40 467.269,40

Na tabela 28 são apresentados os dados do FRC (Fator de Recuperação do Capital), do CT (custo

inicial do investimento), do BAT (benefício econômico anual) e da RCB (Relação Custo-Benefício).

Tabela 28 – FRC e RCB

Integrada com MC 1 Sem integração com MC 1

FRC 0,2505 0,2505 CT 338.920,40 448.414,40

BAT 101.815,43 101.815,43 RCB 0,83 1,15

Os custos do equipamentos foram levantados junto ao fabricante e os valores dos serviços foram

estimados através de consultas com empresas instaladoras. Com relação ao BAT, neste caso

específico não se considerou nenhuma redução de demanda no horário de ponta, uma vez que

se julgou que esta ação apresentará seu resultado apenas nos momentos de incidência de

iluminação natural.


Os valores da RCB apresentados na tabela 28 indicam que o investimento no cenário da ação

considera integrada com a medida corretiva se mostra interessante do ponto de vista econômico.

Já quando o custo total da MC 4 é assumido integralmente, este investimento supera o valor dos

benefícios econômicos estimados.

Com relação ao payback, no cenário integrado calculou-se um PBS de 3,3 anos, inferior à vida útil

estimada de 5 anos. Para o PBD, a análise do fluxo de caixa descontado indica que o saldo se

equilibra em 3,5 anos, refletindo assim que o investimento nesta MCE 4 apresenta um retorno

econômico que o justifique.

Para o cenário que considera os custos totais, calculou-se um PBS de 4,6 anos, também inferior à

vida útil estimada. Para o PBD, a análise do fluxo de caixa descontado indica que o saldo se

equilibra em 4,9 anos.

Pág. 48 de 72

2.6 MCE 5 – Aumento da temperatura do setpoint (temperatura de

ajuste) do sistema de ar condicionado

Uma análise in loco do sistema de condicionamento de ar apontou a temperatura de 21°C como

a de setpoint (temperatura de ajuste) do atual sistema. A MCE 5 objetiva a redução do consumo

e da demanda do Bloco B com base no aumento da temperatura de setpoint (temperatura de

ajuste) para 24°C, a qual encontra-se entre o intervalo recomendado pela NBR 16401 (2008).


Nas tabelas 29 e 30 observam-se o consumo e a demanda do Bloco B para o setpoint

(temperatura de ajuste) de 21°C e 24°C respectivamente.

Tabela 29 – Consumo (kWh) e Demanda (kW) da MCE 05 – setpoint (temperatura de ajuste) 21°C

Base

Demanda

(kW) Consumo

(kWh)

Jan 1065 199793

Fev 1067 175295

Mar 1045 177671

Abr 964 191183

Mai 929 169195

Jun 834 153297

Jul 835 176279

Ago 908 180839

Set 1114 178825

Out 1006 192772

Nov 1130 171178

Dez 982 183184

2149510

Tabela 30 – Consumo (kWh) e Demanda (kW) da MCE 05 – setpoint (temperatura de ajuste) 24 °C

Setpoint (temperatura de ajuste) 24

Demanda

(kW) Consumo

(kWh) Red. Dem. Red. Cons.

Jan 893 183171 16% 8%

Fev 920 160369 14% 9%

Mar 905 164877 13% 7%

Abr 874 178873 9% 6%

Pág. 49 de 72

Mai 857 157802 8% 7%

Jun 800 140952 4% 8%

Jul 802 162822 4% 8%

Ago 847 170497 7% 6%

Set 932 165247 16% 8%

Out 895 178902 11% 7%

Nov 971 157927 14% 8%

Dez 882 170212 10% 7%

1991653 11% 7%

Nos gráficos 7 e 8 podemos observar a redução de 7% do consumo (kWh), e redução média de

11% na demanda (kW).

Gráfico 7 – Redução no consumo (kWh) com base na MCE 5

Gráfico 8 - Redução no consumo (kWh) com base na MCE 5

Pág. 50 de 72


A análise não é pertinente para a MCE 5 já que não há custos agregados à medida.


O retorno é imediato observando que não há custos agregados à medida.

2.7 MCE 6 – Proposta de sistema de ventilação natural

Na MCE 6 foram testadas a integração da ventilação natural com a climatização artificial em

horários distintos. Foram analisadas duas possibilidades de integração do sistema de ventilação

natural com o de condicionamento de ar. Na primeira análise testou-se a viabilidade de climatizar

o Bloco B naturalmente, entre as 8h00min e 9h00min, e artificialmente, entre 09h00min e

18h00min. Na segunda proposta, o edifício é climatizado naturalmente entre 08h00min e

10h00min, e a partir das 10h00min até as 18h00min o prédio é climatizado artificialmente. A

análise de viabilidade do uso da ventilação natural foi realizada observando o Percentual de

Horas de Conforto médio das salas do pavimento tipo. A determinação do POC foi realizada com

base no conforto adaptativo preconizado na ASHRAE 55 de 2010. Caso o POC fosse superior a

80% a ventilação natural passaria a ser considerada viável e seria analisada a viabilidade

financeira de construção de pleno nas circulações dos pavimentos no intuito de gerar

permeabilidade ao edifício.

A análise realizada e apresentada nas tabelas 31 e 32 demonstrou não ser viável ventilar o prédio

naturalmente, já que o POC médio, considerando a abertura das janelas (partes móveis) das

08h00min às 09h00min, foi de 51%. Para o período de abertura das janelas das 08h00min às

10h00min, o percentual de horas de conforto também foi baixo, apenas 48%.

Tabela 31 – Percentual de horas de conforto (POC) do pavimento tipo do Bloco B – VN entre 08h00min e 09h00min

PNUD-VN-R05schedule - 08:00 as 9:00

Zona Área Conforto Frio Calor TIPOMMA-ZN11 125,46 72,03% 22,99% 4,98%

TIPOMMA-Z01-NC 237,66 61,30% 25,67% 13,03% TIPOMMA-ZN12 129,04 26,44% 11,49% 62,07% TIPOMMA-ZN10 114,12 55,94% 20,31% 23,75% TIPOMMA-ZC09 282,29 26,82% 9,96% 63,22% TIPOMMA-ZC07 159,3 73% 26% 1% TIPOMMA-ZC06 76 72% 23% 5% TIPOMMA-ZS02 220,68 71% 23% 6% TIPOMMA-ZS04 245,28 26% 10% 64%

Pág. 51 de 72

TIPOMMA-Z05-NC 44,79 73% 26% 1%

Percentual Total de Conforto do Pavimento Tipo 51%

EqNumV 2,51

Nível de Eficiência C

Tabela 32 – Percentual de horas de conforto (POC) do pavimento tipo do Bloco B – VN entre 08h00min e 10h00min

PNUD-VN-R05schedule - 8:00 às 10:00

Zona Área Conforto Frio Calor TIPOMMA-ZN11 125,46 67% 16% 17%

TIPOMMA-Z01-NC 237,66 55% 24% 21% TIPOMMA-ZN12 129,04 26% 6% 68% TIPOMMA-ZN10 114,12 50% 14% 36% TIPOMMA-ZC09 282,29 26% 5% 69% TIPOMMA-ZC07 159,3 73% 19% 8% TIPOMMA-ZC06 76 67% 16% 17% TIPOMMA-ZS02 220,68 64% 15% 20% TIPOMMA-ZS04 245,28 26% 5% 69%

TIPOMMA-Z05-NC 44,79 73% 24% 4%

Percentual Total de Conforto do Pavimento Tipo 48%

EqNumV 2,11

Nível de Eficiência D


A análise não foi desenvolvida. A MCE 6 não apresentou o resultado mínimo desejado em termos

de conforto térmico no período ventilado naturalmente.



de conforto térmico no período ventilado naturalmente.



de conforto térmico no períod

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