Diferença entre desempenho térmico e desempenho energético de uma fracção autónoma

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Esta monografia tem como principal objectivo abordar as grandes diferenças entre a eficiência térmica e a energética em fracções autónomas.
Contudo, uma fracção autónoma termicamente eficiente não corresponde necessariamente a uma fracção autónoma energeticamente eficiente.

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Diferença entre desempenho térmico e desempenho energético de uma fracção autónoma

  1. 1. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho fipeng@gmail.com 1 RESUMO 40 However, a thermally efficient building unit does not 2 41 necessarily correspond to an energy efficient building unit. 3 Esta monografia tem como principal objectivo abordar as 42 The following are the features that make both settings as 4 grandes diferenças entre a eficiência térmica e a energética 43 diverse as incompatible, using a case study to demonstrate 5 em fracções autónomas. 44 that the use of energy efficiency to ensure better energy 6 No âmbito da aplicação do novo Regulamento do 45 rating under the SCE (Portuguese Energy Certification 7 Comportamento das Características Térmicas em Edifícios 46 System) in any way guarantees an efficient thermal 8 (RCCTE) transposto para legislação Portuguesa pelo 47 performance of building. 9 Decreto-Lei 80/2006 de 4 de Abril, consequência da 4810 transposição da Directiva Comunitária 2002/91/CE de 1611 de Dezembro, todas as fracções autónomas (de habitação 49 KEYWORDS12 ou serviços), estão obrigadas a cumprir com as restritas 50 Energy efficiency, Thermal efficiency, Building13 regras aí impostas. 51 surroundings, Energy consumption, Heat flow.14 Contudo, uma fracção autónoma termicamente eficiente15 não corresponde necessariamente a uma fracção autónoma 52 1 INTRODUÇÃO16 energeticamente eficiente. 5317 De seguida apresentam-se as características que tornam 54 A implementação do SCE, Sistema de Certificação18 ambas as definições tão diferentes como incompatíveis, 55 Energético Nacional através dos Decretos-Lei 78/2006,19 recorrendo a um caso de estudo para demonstrar que o 56 79/2006 mas sobretudo do Decreto-Lei 80/2006 de 4 de20 recurso à eficiência energética para garantir uma melhor 57 Abril que regula as características do comportamento21 classificação energética no âmbito do SCE em nada 58 térmico na maioria dos edifícios em Portugal, veio22 garante um eficiente desempenho térmico da construção. 59 acrescentar sobremaneira uma melhoria substancial na23 60 filosofia de abordar o desempenho térmico-energético das24 PALAVRAS-CHAVE 61 fracções quer por imposição de novos requisitos25 62 necessários para a elaboração de projectos térmicos quer26 Eficiência energética, Eficiência térmica, Envolvente 63 na imposição de uma inspecção final após a conclusão da27 da construção, Consumo Energético, Fluxo Térmico. 64 obra através da elaboração de um Certificado Energético,28 65 impondo requisitos de comportamento quer térmicos quer29 ABSTRACT 66 sobretudo de carácter energético. 6730 This monograph is aimed mainly at addressing the major 68 Comparativamente ao anterior regulamento traduzido pelo31 differences between thermal efficiency and in energy 69 Decreto-Lei n.º 40/1990 de 6 de Fevereiro, a nova32 units. 70 legislação aborda a questão térmica dos edifícios33 In applying the new Rules of Behaviour of Thermal 71 fundamentalmente numa perspectiva de limitação no34 Characteristics in Buildings (RCCTE) transposed into 72 consumo de energia quer para climatização quer para a35 Portuguese law by Dec.-Lei 80/2006 of April 4th from a 73 produção de Águas Quentes Sanitárias (AQS), Eficiência36 consequence of the transposition of European Directive 74 Energética.37 2002/91/EC of December 16th, all units (of housing or 75 Garantir a eficiência energética numa fracção não garante38 services), are required to comply with the strict rules 76 necessariamente a sua eficiência térmica.39 imposed therein. 77 –1–
  2. 2. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 O novo RCCTE estabelece, de acordo com o Artigo n.º 1 62 Ap = Área útil de pavimento que representa a soma das 2 deste diploma, “as regras a observar no projecto de todos 63 áreas internas de todos os compartimentos, vestíbulos, 3 os edifícios de habitação e serviços sem sistema de 64 arrumos e armários de parede, medidas em planta pelo 4 climatização centralizados…”, regras estas que 65 perímetro interior das paredes. 5 caracterizam o comportamento térmico dos edifícios 66 6 através de índices e parâmetros aí definidos. 67 O valor de Qt é função: 7 68 8 Os índices a verificar são os valores que determinam as 69 1. Dos coeficientes de transmissão térmica U dos 9 necessidades nominais anuais de energia útil para 70 elementos das envolventes da fracção10 climatização da fracção (Nic e Nvc para o aquecimento na 71 (envolvente exterior e interior) considerados, no11 estação de inverno e arrefecimento na estação de verão 72 caso dos elementos horizontais, para o fluxo12 respectivamente), valores que se encontravam já 73 ascendente;13 implementados na anterior legislação embora de forma 74 2. Da área A desses elementos;14 diferente. Para além destes dois valores, introduziu-se um 75 3. Do valor dos graus dia GD que caracteriza a15 novo índice (Nac) que quantifica as necessidades nominais 76 severidade do clima no local da implantação da16 anuais de energia útil para a produção das Água Quentes 77 fracção durante a estação de aquecimento;17 Sanitárias. 78 4. De um coeficiente redutor de perdas τ que traduz a18 Estes três índices serão, no final, conjugados segundo uma 79 o menor fluxo de calor entre espaços aquecidos19 equação que determinará um quarto índice (Ntc) o qual 80 e espaços não aquecidos e não exteriores20 caracteriza as necessidades globais anuais nominais 81 (envolvente interior);21 específicas de energia primária. 82 5. Do valor de comprimento Lpt das ligações entre22 83 elementos das envolventes, designado de23 É com base neste índice que se determina a classe 84 Comprimento das Pontes Térmicas Lineares;24 energética de uma fracção. 85 6. De um coeficiente de transmissão térmica linear Ψ25 86 associado às perdas lineares.26 Quanto aos parâmetros a quantificar, são função exclusiva 8727 das características térmicas e arquitectónicas da 88 O valor de Qv é função:28 construção e são essencialmente determinados pelos 8929 materiais a utilizar. 90 1. Do volume interno da fracção.30 9131 São eles: 92 Para uma ventilação natural;32 9333 1. Os coeficientes de transmissão térmica, 94 1. Da taxa de renovação nominal Rph que por sua34 superficiais e lineares, dos elementos das 95 vez é função da região onde se implanta a35 envolventes da fracção; 96 construção, da rugosidade do terreno envolvente36 2. Da inércia térmica da fracção; 97 e que determina, em função da altura dos37 3. Do factor solar dos vãos envidraçados; 98 envidraçados ao solo, um maior ou menor grau38 4. Da taxa de renovação do ar na fracção. 99 de exposição dos vãos envidraçados da fracção à39 100 pressão exterior dos ventos;40 101 2. Da existência ou não de caixas de estore internas á41 2 CARACTERIZAÇÃO DOS ÍNDICES TÉRMICOS 102 fracção (com ligação directa do fluxo de ar42 Nic, Nvc E Nac E DOS SEUS VALORES LIMITES Ni, 103 exterior para o interior da fracção) e aqui não43 Nv E Na. 104 será factor atenuante a existência de uma maior44 105 ou menor estanquidade da “gaveta” da caixa de45 Tal como referido no ponto anterior, os índices térmicos 106 estore;46 Nic, Nvc e Nac a quantificar são determinados segundo as 107 3. Da existência ou não de dispositivos auto-47 equações 2.1, 2.2 e 2.3, e limitados a valores máximos 108 reguláveis de admissão de ar nas fachadas;48 admissíveis Ni, Nv e Na, obtidos pelas equações 2.4, 2.5 e 109 4. Da razão entre a área envidraçada e a área útil de49 2.6. 110 pavimento;50 111 5. Da estanquidade das portas exteriores.51 2.1 Índice térmico Nic 11252 113 Para uma ventilação com recurso a meios mecânicos;53 Nic=(Qt+Qv+Ev-Qgu)/Ap (2.1) 11454 115 1. Da diferença entre caudal insuflado e extraído55 Com: 116 Vins-Vex;56 Qt = Perdas de calor através da envolvente em contacto 117 2. De um valor Vx que representa as infiltrações de57 com o exterior. 118 ar e que é função do desequilíbrio entre caudais58 Qv = Perdas de calor provocadas pela renovação do ar 119 insuflados e extraídos mecanicamente, valor este59 interior. 120 que pode ser nulo.60 Ev = Consumo dos ventiladores 121 3. Da existência ou não de um recuperador de calor61 Qgu = Ganhos térmicos. 122 que, com a sua contribuição, incorporará na 123 equação um valor de redução de perdas por –2–
  3. 3. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 renovação de ar através do seu valor de 62 2. Do factor solar do vão envidraçado g† que depende 2 eficiência η. 63 das características do vidro, do tipo de vão e do 3 4. Do consumo eléctrico dos ventiladores. 64 dispositivo de protecção solar; 4 65 3. Da fracção envidraçada Fg que depende do tipo de 5 O valor de Qgu é função: 66 caixilho e da área do vidro exposto; 6 67 4. Do factor de obstrução Fs que depende do 7 1. Dos ganhos térmicos associados a fontes internas 68 sombreamento do vão envidraçado para a 8 de calor tais como o sistema de iluminação, 69 estação de arrefecimento; 9 aparelhos eléctricos ou mecânicos, aparelhos de 70 5. Do factor de correcção da selectividade do vidro10 produção de AQS e até do próprio corpo 71 Fw para cada orientação e que depende do tipo11 humano e que por sua vez, estes são função da 72 de vidro (simples ou duplo);12 duração média da estação convencional de 73 6. Da intensidade da radiação solar para a estação de13 aquecimento e da área útil de pavimento. 74 arrefecimento que não depende da localização14 2. Dos ganhos térmicos associados ao 75 geográfica da fracção, sendo constante para toda15 aproveitamento da radiação solar e que são 76 a região nacional e que dura 4 meses (de Junho a16 também eles função de um valor médio mensal 77 Setembro).17 da energia solar incidente numa superfície 7818 vertical virada a sul durante a estação de 79 Para os ganhos internos:19 aquecimento designado de Gsul, de um factor de 8020 orientação X atribuído a cada plano de fachada, 81 1. Dos ganhos internos q i que depende da utilização21 da duração M da estação de aquecimento e da 82 da fracção autónoma;22 área total dos vãos envidraçados afectados, para 83 2. Da área útil de pavimento.23 cada orientação, do factor solar do vão 8424 envidraçado que têm em consideração eventuais 85 O valor de Qg representa a soma dos ganhos solares pela25 dispositivos de protecção solar e de factores F 86 envolvente opaca, pelos vãos envidraçados e ganhos26 que dependem do sombreamento, da fracção 87 internos.27 envidraçada relativamente ao caixilho e das 8828 propriedades do vidro; 89 O valor de η é função:29 3. Da inércia térmica do edifício. 9030 91 1. Dos ganhos térmicos totais Qg;31 2.2 Índice térmico Nvc 92 2. Da inércia térmica;32 9333 Nvc = (Qg.(1-η)+Ev)/Ap (2.2) 94 Para as perdas térmicas totais:34 9535 Com: 96 1. Das perdas calculadas para a estação de36 Qg = Ganhos térmicos totais da fracção autónoma; 97 aquecimento (Nic) associadas ás paredes e37 η = Factor de utilização de ganhos; 98 pavimentos da envolvente exterior aérea (acima38 Ev = Consumo dos ventiladores 99 da cota de terreno);39 Ap = Área útil de pavimento. 100 2. Das perdas calculadas para a estação de40 101 arrefecimento (Nvc) associadas às coberturas e41 O valor de Qg é função: 102 aos vãos envidraçados exteriores;42 103 3. Das perdas calculadas para a estação de43 Para os ganhos solares da evolvente opaca: 104 aquecimento (Nic) associadas á renovação de ar;44 105 4. Da temperatura interior de referência, que no caso45 1. Da área A dos elementos da envolvente exterior 106 nacional, se considera como conforto aceitável,46 opaca, por orientação incluindo a horizontal; 107 uma temperatura interna de 25ºC na estação de47 2. Dos coeficientes de transmissão térmica U desses 108 arrefecimento;48 elementos considerados, no caso dos elementos 109 5. Do valor médio da temperatura do ar exterior na49 horizontais, para o fluxo descendente; 110 estação de arrefecimento que depende por sua50 3. De um coeficiente de absorção de calor α que 111 vez da localização geográfica da fracção;51 dependa da cor exterior da superfície; 11252 4. Da intensidade da radiação solar para a estação de 11353 arrefecimento que não depende da localização 114 Reparemos que das equações 2.1 e 2.2 apenas uma54 geográfica da fracção, sendo constante para toda 115 insignificante parcela (Ev) depende do consumo de55 a região nacional e que dura 4 meses (de Junho a 116 energia relacionada com ventiladores que, na grande56 Setembro). 117 maioria dos casos, não existe dado que o exaustor de57 118 cozinha não será aqui considerado e eventuais ventilações58 Para os ganhos solares pelos envidraçados exteriores: 119 em instalações sanitárias terão um funcionamento59 120 equivalente ao funcionamento dos exaustores de cozinha,60 1. Da área A dos elementos envidraçados exteriores, 121 isto é, funcionam por períodos diários sem expressão nos61 por orientação incluindo a horizontal; 122 cálculos de consumo energético. 123 –3–
  4. 4. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 Para o índice térmico referente às necessidades nominais 62 não existe um programa de cálculo definido ou imposto 2 anuais de energia para produção de águas quentes 63 embora de devam demonstrar e fundamentar os resultados, 3 sanitárias teremos: 64 situação que não é de simples aplicação e nem sempre 4 65 dispõe de informação útil ou adequada. 5 2.3 Índice térmico Nac 66 6 67 2.4 Índice térmico máximo de referência Ni 7 Nac = (Qa/ ηa – Esolar – Eren)/Ap (2.3) 68 8 69 O índice Ni depende apenas do factor de forma FF da 9 Com: 70 fracção.10 Qa = Energia gasta com o sistema convencional para 7111 aquecimento de águas quentes sanitárias; 72 FF=[Aext + ∑(τ.Aint)]/V (2.3.1)12 ηa = Eficiência da conversão deste sistema; 7313 Esolar = Contribuição dos sistemas de colectores solares 74 Com:14 para aquecimento de AQS; 75 Aext = Área da envolvente exterior (opaca e15 Eren = Contribuição de quaisquer outras formas de energia 76 envidraçados);16 renovável para preparação de AQS bem como de 77 τ.Aint = Valor reduzido da área da envolvente interior;17 quaisquer formas de recuperação de calor de 78 V = Volume interior da fracção.18 equipamentos ou fluidos residuais; 7919 Ap = Área útil de pavimento. 80 Para:20 81 FF≤0,5↔Ni=4,5+0,0395.GD; (2.4)21 O valor de Qa é função: 82 0,5<FF≤1↔Ni=4,5+(0,037.FF).GD;22 83 1<FF≤1,5↔Ni=[4,5+(0,021+0,037.FF).GD].(1,2-0,2.FF)23 1. Do consumo médio diário de referência MAQS por 84 FF>1,5↔Ni=4,05+0,06885.GD24 habitante; 8525 2. De um valor incremental ΔT que traduz a 86 O valor limite das necessidades nominais de energia útil26 necessidade de elevar a temperatura da água 87 para aquecimento Ni representa a energia máxima por27 existente na canalização para uma temperatura 88 metro quadrado e por ano que pode ser gasta para28 de referência considerada de conforto para 89 aquecimento da fracção autónoma. Assim, este valor terá29 utilização em AQS; 90 necessariamente que ser superior ao valor de Nic que30 3. Do valor nd que representa, durante um ano, o 91 representa a energia efectivamente gasta por metro31 número de dias de consumo de AQS. 92 quadrado e por ano para aquecimento nessa mesma32 93 fracção autónoma.33 O valor de ηa é função apenas das características do 9434 equipamento convencional utilizado na preparação de 95 O valor de Ni depende exclusivamente do valor dos35 AQS. 96 Graus-Dia que são função do local de implantação da36 97 fracção. Desta forma o Ni é essencialmente função directa37 O valor de Esolar é função: 98 da variável “Factor de Forma” FF que depende apenas da38 99 geometria da contrução/fracção como demonstra a39 1. Das características dos colectores solares; 100 equação 2.3.1.40 2. Do volume de armazenamento em depósito da 10141 água aquecida por este sistema; 102 Utilizando as equações 2.4 e fazendo depender o Ni de42 3. Da orientação e inclinação dos colectores; 103 GD para os casos extremos de Portimão (940GD) e43 4. Dos sombreamentos neles incidentes, provocados 104 Manteigas (3000GD), e variando o FF obteremos os44 por barreiras quer externas à fracção, edifício ou 105 seguintes gráficos:45 integradas neste, incluindo a existência de 10646 árvores com potencial significativo de provocar 10747 sombreamento nos colectores.4849 O Esolar terá que obrigatoriamente ser obtido, usando o50 programa de cálculo SOLTERM desenvolvido pelo51 INETI.5253 O valor de Eren é função:5455 1. Das características de outros sistemas de captação56 de energia solar ou de outras energias57 renováveis5859 O Eren poderá ser obtido usando o programa de cálculo60 SOLTERM no que se refere apenas á energia fotovoltaica. 10861 Para outros sistemas de captação de energias renováveis –4–
  5. 5. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 Gráfico 1-Valores de Ni/GD para as situações extremas 50 Ap = Área útil de pavimento. 2 nacionais que ocorrem em Portimão onde o Ni é Mínimo e 51 3 Manteigas onde o Ni é Máximo. 52 Daqui se conclui que o Na apenas depende da tipologia da 4 53 fracção autónoma, da sua utilização e da área útil de 54 pavimento 55 56 3 CARACTERIZAÇÃO DO ÍNDICE TÉRMICO Ntc 57 E DO SEU VALOR LIMITE Nt. 58 59 O indicador das necessidades globais anuais nominais 60 específicas de energia primária Ntc caracteriza 61 energeticamente a fracção autónoma e é obtido pela 62 equação 2.7. 63 64 Ntc = 0,1(Nic/ηi)Fpui + 0,1(Nvc/ηv )Fpuv + Nac.Fpua (2.7) 65 66 Com: 5 6 Gráfico 2-Variação dos valores de Ni para os concelhos de 67 ηi = Eficiência nominal de conversão dos equipamentos 7 Portimão e Manteigas 68 para aquecimento; 8 69 ηv = Eficiência nominal de conversão dos equipamentos 9 70 para arrefecimento;10 Do gráfico 1 concluímos que a diferença de Ni/GD entre 71 Fpui = Factor de conversão entre energia útil e energia11 os mínimos e os máximos valores possíveis de obter para 72 primária do sistema de climatização para aquecimento;12 o valor de Ni, é sensivelmente de 0,003. 73 Fpuv = Factor de conversão entre energia útil e energia13 74 primária do sistema de climatização para arrefecimento;14 Do gráfico 2 obtemos as amplitudes máximas para as 75 Fpua = Factor de conversão entre energia útil e energia15 mesmas situações extremas. 76 primária do sistema de produção de AQS; 7716 Para as localidades de Portimão e anteigas, para um FF17 abaixo dos 0,5, obtivemos uma amplitude (Nimáx-Nimín) 78 O factor divisor η que representa o rendimento dos18 constante de 81,37 kWh/m2.ano. Para valores de FF acima 79 equipamentos utilizados para climatização, aumenta ou19 de 1,5 teremos uma amplitude de (Nimáx-Nimín) 80 diminui o valor N/η consoante o equipamento seja menos20 constante e igual a 141,83 kWh/m2.ano. 81 ou mais eficiente na utilização da energia fornecida. O21 82 rendimento de um equipamento obtém-se pelo cociente22 Para valores de FF acima de 1 e até 1,5, o índice térmico 83 entre a energia ou potência aproveitada de forma útil e a23 em cada concelho é variável e crescente. 84 energia ou potência total transferida para o equipamento.24 8525 2.5 Índice térmico máximo de referência Nv 86 As definições para Nic, Nvc e Nac foram anteriormente26 87 indicadas.27 O valor limite das necessidades nominais de energia útil 8828 para arrefecimento Nv de uma fracção autónoma depende 89 O indicador limite das necessidades globais anuais29 apenas da zona climática e geográfica da fracção 90 nominais específicas de energia primária Nt é obtido pela30 autónoma, e toma os seguintes valores regulamentares: 91 equação 2.8.31 9232 1. Zona V1 (norte), Nv = 16 kWh/m2.ano; (2.5) 93 Nt = 0,9.(0,01.Ni + 0,01.Nv + 0,15.Na) (2.8)33 2. Zona V1 (sul), Nv = 22 kWh/m2.ano; 9434 3. Zona V2 (norte), Nv = 18 kWh/m2.ano; 95 De acordo com as disposições no caderno de “Perguntas &35 4. Zona V2 (sul), Nv = 32 kWh/m2.ano; 96 Respostas” do RCCTE publicado pela ADENE, Versão36 5. Zona V3 (norte), Nv = 26 kWh/m2.ano; 97 2.0 - Maio de 2011, ponto G.3, a constante 0,1 da equação37 6. Zona V3 (sul), Nv = 32 kWh/m2.ano; 98 2.7 pretende levar em conta o facto de que as fracções38 99 autónomas não são aquecidas ou arrefecidas durante as 2439 2.6 Índice térmico máximo de referência Na 100 horas do dia, considerando com este valor, que em apenas40 101 10% do dia se consome energia para climatizar a fracção41 O valor limite das necessidades nominais de energia útil 102 quer na estação de aquecimento quer na estação de42 para produção de águas quentes sanitárias Na toma a 103 arrefecimento.43 seguinte equação: 10444 105 A constante 0,9 aplicada à equação 2.8, de acordo com o45 Na = 0,081.MAQS.nd/Ap (2.6) 106 disposto no mesmo ponto do caderno P&R referido no46 107 parágrafo anterior, representa uma limitação para 90% do47 Com: 108 limite das necessidades nominais globais de energia48 MAQS = Consumo diário por habitante; 109 primária. “…não bastará, por isso, ao edifício cumprir “á49 nd = Número anual de dias de consumo de AQS; –5–
  6. 6. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 justa” com o limite individual estabelecido para cada uma 37 Para o quadro 3, mantendo o valor de Na constante e 2 das necessidades parciais.” 38 aumentando o Ni e Nv em 400% entre a 1ª e 4ª séries, a 3 39 diferença no Nt é de 2x0,9x(4x0,01)=0,072 4 Note-se que este factor tornará o Nt mais baixo em 10% 40 correspondendo apenas a um aumento de 35% do valor 5 do valor calculado podendo obrigar a uma diminuição do 41 inicial. 6 Ntc de forma a cumprir com a relação Nt>Ntc. 42 7 Tratando-se de um parâmetro que definem o limite do 43 Daqui se concluí que o índice Nt representa 8 consumo global energético na fracção autónoma, e 44 essencialmente um valor afecto à eficiência energética 9 dependendo o Nt fundamentalmente do valor da parcela 45 com a produção de AQS e não tanto á eficiência térmica10 0,15.Na já que as restantes estão afectadas da pequena 46 da construção.11 constante 0,01, o valor final de Nt aumenta essencialmente 4712 quando aumenta o Na. 48 Os factores Fpu representam os factores de conversão de13 49 energia útil dada em kWh/m2.ano para energia primária14 Atenda-se aos quadros seguintes: 50 dada por kgep/kWh (com kgep = kilograma equivalente de15 51 petróleo).16 Quadro 1 52 53 54 4 A EFICIÊNCIA TÉRMICA DE UMA FACÇÃO 55 AUTÓNOMA. 56 57 A eficiência térmica de uma fracção autónoma reside 58 fundamentalmente nos valores dos índices Nic e Nvc.17 5918 Quadro 2 60 Saliente-se que o anterior regulamento transposto pelo 61 Decreto-Lei n.º40/90 de 6 de Fevereiro apenas obrigava ao 62 cálculo do Nic e Nvc e, este sim, merecia a designação de 63 RCCTE (Regulamento das Características de 64 Comportamento Térmico dos Edifícios). 6519 66 A actual legislação transposta pelo Decreto-Lei 80/200620 Quadro 3 67 de 4 de Abril têm a mesma designação indicada no n.º 1 68 do 1º artigo embora esta não se confine apenas às 69 características térmicas dos edifícios mas também á sua 70 eficiência energética. 71 72 Conforme foi referido e demonstrado anteriormente, estes21 73 valores não dependem de qualquer contribuição energética22 Quadro 4 74 para climatizar uma fracção sendo esta tanto mais eficiente 75 termicamente quanto menores forem estes índices. 76 77 No entanto existe um limite abaixo do qual qualquer 78 destes dois valores passa a representar custos elevados 79 face ao benefício térmico que possam representar. Refira-23 80 se ainda que, para a renovação de ar, o Rph não poderá ir24 Quadro 5 81 abaixo de 0,6 renovações por hora do volume total da 82 fracção o que por si só representa uma perda do calor 83 produzido na estação de aquecimento. 84 Hipoteticamente, a instalação de um recuperador de calor 85 com eficiência de 100% resolveria o problema mas este 86 sistema consome energia e esta deveria ser contabilizada25 87 no Ev da folha de cálculo FC IV.1d embora aí nada faça26 88 referência a esta questão e, a menos que esta energia fosse27 Os quadros 1, 2, 4 e 5 mostram claramente que o Nt 89 produzida por colectores fotovoltaicos, estaríamos de facto28 aumenta significativamente com o aumento do Na. 90 a falar em energias alternativas.29 9130 No quadro 1, fazendo variar o Na de 400% entre a 1ª e a 4ª 92 De modo a minimizar o efeito de perda por renovação do31 séries e mantendo constantes os valores de Ni e Nv, o 93 ar interno sem recorrer ao consumo energético da rede,32 aumento do Nt da 1ª para a 4ª série é já significativa e 94 poder-se-ia ainda experimentar a geotermia que também33 representa um aumento de 365%. 95 terá custos a acrescer.34 9635 No quadro 2, fazendo variar os 3 índices em 400% entre a 97 Uma fracção autónoma termicamente eficiente não será36 1ª e a 4ª série, a diferença de valores atinge 400%. 98 contudo aquela que tem perdas 0 na estação de –6–
  7. 7. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 aquecimento, ganhos 0 na estação de arrefecimento e 63 classificada pelo seu desempenho energético e não tanto 2 perdas 0 na renovação do ar mas sim aquela que conseguir 64 pelo térmico. 3 garantir a melhor conjugação dos seguintes factores: 65 4 66 5 A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE UMA FACÇÃO 5 1. Menor perda de calor pelas envolventes e 67 AUTÓNOMA. 6 simultaneamente maior ganho solar na estação 68 7 de aquecimento; 69 Pelo que se depreendeu do ponto anterior, a eficiência 8 2. Menor perda na renovação do ar. 70 energética de uma fracção autónoma revela-se nos valores 9 3. Menores ganhos na estação de arrefecimento. 71 dos índices Nac e Ntc.10 7211 Esta solução implica: 73 É nas equações 2.3 e 2.7 que se introduzem os valores que12 74 condicionam o comportamento energético da fracção.13 1. Excelente isolamento térmico da envolvente quer 7514 opaca quer nos vãos envidraçados, 76 Enquanto uma diminuição dos índices Nic ou Nvc15 nomeadamente dos caixilhos; 77 depende do melhor desempenho térmico da fracção, isso16 2. Inércia térmica elevada; 78 já não se verifica nos índices Nac ou Ntc onde, para se17 3. Factor solar dos envidraçados baixo o suficiente 79 obter uma diminuição do valor do Nac teremos que18 para impedir um elevado ganho térmico no 80 garantir um bom rendimento do ou dos equipamentos de19 verão ou mas com expressão suficiente para 81 produção de AQS e, simultaneamente um bom contributo20 maximizar os ganhos no inverno. Em 82 dos colectores solares térmicos através do cálculo do21 alternativa, a colocação de elementos de 83 Esolar.22 dispositivo de oclusão (estores, telas de 84 É certo que, em condições indicadas no regulamento23 sombreamento, persianas) que garantam, durante 85 nomeadamente no seu artigo 7º, é possível considerar a24 a estação de arrefecimento um sombreamento 86 dispensa de recurso aos colectores térmicos solares25 eficaz; 87 aumentando aqui a possibilidade de um incumprimento26 4. Boa correcção das pontes térmicas, quer planas 88 regulamentar mesmo que os índices Nic e Nvc se27 quer lineares; 89 encontrem abaixo dos valores máximos permitidos, isto é,28 5. Vãos envidraçados com classificação de 90 mesmo que a fracção seja termicamente eficiente.29 permeabilidade ao ar levada salientando-se aqui 9130 o facto de existirem no mercado vãos 92 Poderemos igualmente recorrer a outras formas de31 envidraçados certificados com classe 4 de 93 produção de energia renovável como a instalação de um32 permeabilidade ao ar e que não podem ser 94 sistema de painéis fotovoltaicos, geotermia, energia eólica,33 contabilizados em processo de cálculo por 95 biomassa entre outros menos usados. Certo é que,34 limitação do regulamento; 96 qualquer que seja essa fonte de energia, utilizando as35 6. Boa orientação da construção com especial 97 folhas de cálculo regulamentares, esta apenas poderá ter36 atenção para as paredes e vãos envidraçados 98 expressão na equação 2.3 que respeita á produção de AQS.37 orientados entre E e W onde se registam os 9938 maiores valores para o factor de orientação bem 100 Considera-se que, quando se trata de desempenho39 como as maiores intensidades na radiação solar 101 energético, a contribuição, por exemplo, da energia40 e, por radiação directa ou difusa, se obtêm os 102 eléctrica produzida através de fontes renováveis, pode41 maiores ganhos na estação de arrefecimento; 103 igualmente ser utilizada em sistemas de climatização42 7. Usar sobretudo cores claras na envolvente 104 como aparelhos de ar condicionado, pavimentos radiantes43 exterior; 105 eléctricos ou tantos outros equipamentos de climatização44 106 passíveis de funcionar com energia eléctrica produzida por45 Note-se que os ganhos solares na estação de aquecimento 107 fontes renováveis e, por se tratar do desempenho46 apenas são contabilizados nos vãos envidraçados 108 energético da fracção, qualquer equipamento ou fonte de47 considerando-se que não têm expressão os que se 109 iluminação interna á fracção, quando alimentada por48 poderiam obter pela envolvente opaca. 110 energia eléctrica produzida por fontes renováveis, deverá49 111 igualmente contribuir para uma melhoria do desempenho50 No entanto, volta a salientar-se que, diminuindo os ganhos 112 energético da fracção. O mesmo se poderá passar com a51 solares na estação de arrefecimento estes irão diminuir 113 produção de AQS onde um ou vários equipamentos de52 igualmente na estação de aquecimento e, se no primeiro 114 apoio possam funcionar a electricidade.53 caso será isso que se pretende, já no segundo caso deixa de 11554 representar um elevado contributo para uma melhoria na 116 No caderno de “Perguntas & Respostas” editado pela55 eficiência térmica de uma fracção autónoma já que este 117 ADENE na versão 2.0 de Maio de 2011, no seu ponto N.156 valor subtrair ao valor das perdas calculadas. 118 foram publicadas equações alternativas ao cálculo do Ntc57 119 tendo em conta a contribuição, por percentagem, da58 Sem dúvida que a actual legislação reforçou sobremaneira 120 energia produzida por outras fontes renováveis.59 a necessidade de impor melhorias qualitativas às 12160 características térmicas dos edifícios embora o resultado 122 Esta contribuição entra no Nic e no Nvc por introdução da61 final dê elevada ênfase às características energéticas. 123 percentagem correspondente á contribuição dessa energia62 Recorde-se que uma fracção autónoma é basicamente –7–
  8. 8. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 em cada um dos índices dividindo-a pela eficiência do 61 Supondo que Nic = 14.000 kWh/ano, Nvc = 1.860 2 equipamento que alimenta. 62 kWh/ano e que o Eren. = 7.000 kWh/ano. Será plausível 3 63 considerar á partida um Ci de 50% e um Cv de 100%?. 4 Apresentam-se as equações 2.9 e 2.10: 64 Não podemos esquecer que a energia produzida pelos 5 65 painéis fotovoltaicos durante um ano não alimenta apenas 6 (2.9) 66 o equipamento de produção de aquecimento quer a Micro- 7 67 Produção se faça em regime de co-geração (fornecimento 8 Equação para o cálculo do Ntc com o contributo de 68 da produção á rede nacional) ou se armazene em baterias 9 energias renováveis para climatização 69 para própria utilização na fracção (menos utilizada e mais10 70 dispendiosa).11  N ×C   N ×C   7112 Ntc = 0,1× ic i × Fpui + vc v × Fpuv + Nac × Fpua  η   η  72 Lembremos que, na publicação da ADENE, “Guia de13  i   v   73 Eficiência Energética” as energias renováveis14 74 representavam, em 2008, 18% do abastecimento de15 Com: 75 energia primária em território nacional correspondendo os16 Ntc = Indicador das necessidades globais anuais nominais 76 restantes 82% a energias provenientes de fontes não17 específicas de energia primária; 77 limpas. De toda a energia abastecida, o sector residencial18 Nic = Índice térmico das necessidades nominais anuais de 78 contribui com 17% do consumo de energia primária19 energia útil para aquecimento; 79 representando cerca de 29% do consumo de electricidade.20 Nvc = Índice térmico das necessidades nominais anuais de 8021 energia útil para aquecimento; 81 Desta forma, dos 29% de consumo de electricidade no22 Nac = Índice térmico das necessidades nominais anuais de 82 sector residencial, apenas uma parte é proveniente de23 energia útil para produção de AQS; 83 fontes renováveis. Em todo o caso, para o cálculo da24 ηi = Rendimento do equipamento para aquecimento; 84 eficiência energética da fracção autónoma interessará25 ηi = Rendimento do equipamento para arrefecimento; 85 sobretudo a Micro-produção no local e esta, tomando26 Ci = Contributo, em percentagem, que a energia produzida 86 como exemplo os valores anteriores, produz cerca de 50%27 por fontes renováveis, tem na alimentação do aparelho de 87 da energia necessária para colmatar as necessidades28 climatização para aquecimento e que na equação 2.9, 88 nominais anuais de aquecimento da fracção. Embora não29 representaria 100%; 89 possa ser considerada energia útil porque existirão perdas30 Cv = Contributo, em percentagem, que a energia produzida 90 durante o processo de transporte, este valor será31 por fontes renováveis, tem na alimentação do aparelho de 91 significativamente mais baixo se não o indexarmos apenas32 climatização para arrefecimento e que na equação 2.9, 92 ao equipamento de aquecimento dado que, quando se33 representaria 100%. 93 consomem os 7.000kWh/ano produzidos pelo sistema34 94 fotovoltaico, este será distribuído por todos os35 Se existir equipamento para produção de AQS alimentado 95 equipamentos, aparelhos e iluminação da fracção cabendo36 por esta fonte de energia, esse contributo entra 96 apenas, para aquecimento ambiente, cerca de 15% do37 directamente na equação de cálculo do Nac na forma de 97 valor total da energia consumida na fracção (fonte “Guia38 Eren. 98 de Eficiência Energética”-ADENE) [1]39 9940 (2.10) 100 Considerando que o contributo dos painéis fotovoltaicos41 101 instalados seja, na totalidade, consumido na climatização42  Qa  102 da fracção na estação de aquecimento e sendo o Nic de43   − Esolar − Eren η  103 14.000 kWh/ano, então o valor de Ci será de 50% (0,5)44 N ac =  a  104 sendo os restantes 50% fornecidos por energia dita não45 Ap 105 limpa.46 10647 107 E se considerarmos a situação real onde, de facto, 85% da48 Colocam-se alguns problemas na utilização destas 108 produção fotovoltaica será consumida pelos equipamentos,49 equações. 109 aparelhos e iluminação da fracção, excluindo a50 110 climatização, e apenas 15% desta produção seja51 Após a determinação das necessidades energéticas na 111 efectivamente canalizada para os equipamentos de52 estação de aquecimento Nic (kWh/m2.ano) e calculado o 112 aquecimento, teremos:53 contributo do Eren., por exemplo, através da instalação de 11354 painéis fotovoltaicos que fornecem um determinado Eren. 114 1. Nic = 14.000 kWh/ano e, considerando que será55 (kWh/ano), como determinar o contributo C i, que esta 115 esta a energia efectivamente gasta durante um56 Eren. terá no fornecimento de energia renovável ao 116 ano para o aquecimento ambiente da fracção,57 aparelho para aquecimento? 117 representa, de acordo com [1], 15% da energia58 A mesma dúvida se coloca quando abordamos os 118 total consumida na fracção durante um ano;59 equipamentos de arefecimento. 119 2. 14.000 kWh/ano será o valor do fornecimento60 120 necessário para garantir 100% de energia limpa 121 no consumo de Nic se tal fosse esse o interesse. –8–
  9. 9. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 3. 7.000 kWh/ano é o valor efectivamente obtido por 62 Assim, para o mesmo caso de exemplo, o valor de Cv seria 2 Micro-Produção fotovoltaica na fracção, que 63 de (Eren/Nvc)x0,02= 0,075. 3 representa, em percentagem, (Eren/Nic)x100 do 64 4 valor de energia renovável fornecida; 65 A igualdade de valores deve-se á proporcionalidade entre 5 66 o Nic e o Nvc que, neste exemplo, traduzem os 15% e os 6 Desta forma, os 7.000 kWh/ano de energia renovável 67 2% respectivamente para aquecimento e arrefecimento de 7 produzida por Micro-Produção na própria fracção e que, 68 acordo com [1]. 8 na realidade, serão distribuídos pela globalidade dos 69 Apenas desta forma teríamos os correspondentes valores 9 aparelhos, equipamentos e iluminação da fracção, 70 condizentes com as repartições de consumo no sector10 representam 50% dos 14.000 kWh/ano, ou seja, 71 habitacional constante no “Guia de Eficiência Energética”-11 representam 50% dos 15% da energia necessária para o 72 ADENE o que totalizava um valor global de energia12 aquecimento da fracção durante um ano. 73 efectivamente gasta durante um ano na fracção autónoma,13 74 que neste caso de exemplo seria de cerca de 93.33014 Desta forma, para o caso do exemplo apresentado, o valor 75 kWh/ano de onde se retiravam, na estação de15 de C i seria de (Eren/Nic)x0,15 = 0,075. 76 aquecimento, os 15% (14.000 kWh/ano) para o Nic e na16 77 estação de arrefecimento, os 2% (1860 kWh/ano) para o17 De forma análoga se procederia para o valo C v. 78 Nvc.18 7919 De acordo com o “Guia de Eficiência Energética”- 80 Na realidade, os valores obtidos nos cálculos das20 ADENE, o consumo de energia para arrefecimento 81 necessidades nominais anuais de energia útil para21 ambiente, representa cerca de 2% do consumo total de 82 aquecimento e arrefecimento Nic e Nvc, não condizem22 energia no sector residencial. 83 com os dados apresentados no referido guia. Estas23 84 diferenças devem-se ao facto de que as fracções24 Utilizando o mesmo procedimento para o cálculo de Cv à 85 autónomas não são aquecidas ou arrefecidas na totalidade25 semelhança do que foi feito para a obtenção do Ci e 86 da sua área útil (Ap), situação que é contemplada em26 considerando o mesmo valor de Eren = 7.000 kWh/ano e 87 cálculo térmico.27 um valor de Nvc = 1.860 kWh/ano teríamos: 88 Outros factores terão necessariamente influência tais como28 89 a diferença entre o número de meses de duração das29 No pressuposto de que toda a energia renovável produzida 90 estações de aquecimento e arrefecimento indicado no30 na fracção seria canalizada para o funcionamento dos 91 regulamento, e que, na realidade não serão seguramente31 equipamentos de arrefecimento, então as necessidades 92 cumpridos ou ainda as temperaturas consideradas de32 energéticas na estação de arrefecimento estariam 93 referência (20ºC no inverno e 25ºC no verão) não serão33 garantidas a 100% sobrando ainda um valor de 5.140 94 igualmente cumpridas pela generalidade das populações34 kWh/ano para o restante consumo e, neste caso, o valor de 95 embora sejam tidas em consideração nos cálculos térmicos35 Cv seria igual a 100% (1,00). 96 efectuar.36 9737 Se considerarmos a situação real onde 98% da produção 98 Aos valores Ci e Cv deveria ainda ser descontada a38 fotovoltaica será consumida pelos equipamentos, 99 percentagem correspondente à possível contribuição da39 aparelhos e iluminação da fracção, excluindo a 100 Eren nos equipamentos eléctricos auxiliares de produção40 climatização, e apenas 2% desta produção seja 101 de AQS e que funcionam em simultâneo com os41 efectivamente canalizada para os equipamentos de 102 equipamentos de climatização durante o período em que42 arrefecimento, teremos: 103 decorrem as estações de aquecimento e arrefecimento.43 10444 1. Nvc = 1.860 kWh/ano representam, de acordo com 105 Tendo em consideração a realidade da distribuição da45 [1], 2% da energia total consumida na fracção 106 energia eléctrica numa fracção autónoma e, com a forte46 durante um ano; 107 possibilidade de Eren não preencher a totalidade das47 2. 1.860 kWh/ano é o valor necessário para garantir 108 necessidades de Nic, teríamos:48 100% de energia limpa no consumo de Nvc. 10949 3. 7.000 kWh/ano é o valor efectivamente obtido por 110 N ic × (1 − Ci )50 Micro-Produção fotovoltaica na fracção, que 111 (a)51 representa, em percentagem , (Eren/Nvc)x100 112 152 do valor de energia renovável fornecida; 113 Correspondente á parcela que representaria o aquecimento53 114 utilizando o equipamento definido por defeito em54 Desta forma, os 7.000 kWh/ano de energia renovável 115 regulamento (resistência eléctrica com COP = 1).55 produzida por Micro-Produção na própria fracção e que, 11656 na realidade, serão distribuídos pela globalidade dos 117 e57 aparelhos, equipamentos e iluminação da fracção, 11858 representam 375% dos 1.860 kWh/ano necessários, ou 119 N ic × Ci59 seja, representam 375% dos 2% da energia necessária para 120 (b)60 o arrefecimento da fracção durante um ano. 121 ηi61 122 –9–
  10. 10. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 Correspondente á parcela que representa o aquecimento 62 Será de salientar que nas equações 2.9 e 2.10, o Eren 2 utilizando o equipamento específico com COP ηi. 63 poderá contribuir em dobro para o cálculo da eficiência 3 64 energética sobretudo se existirem equipamentos de apoio à 4 Com: 65 produção de AQS que consumam energia renovável uma 5 Ci = [Eren/(Nic.Ap)]x0,15, Contributo, em percentagem, 66 vez que este valor entra a 100% no cálculo regulamentar 6 que a energia produzida por fontes renováveis, teria na 67 do Nac voltando novamente a ser contabilizado a 100% no 7 alimentação do aparelho de climatização para 68 cálculo do Ntc para o período das estações de aquecimento 8 aquecimento; 69 e arrefecimento através da equação indicada em P&R da 9 ηi = Rendimento do equipamento para aquecimento. 70 ADENE.10 7111 O mesmo procedimento seria feito para o Nvc: 72 6 CASO DE ESTUDO 112 7313 74 Os casos de estudo que se apresentam pretendem14 N vc × (1 − Cv ) (c) 75 demonstrar, como referido anteriormente, que a15 3 76 classificação energética das fracções autónomas está mais16 77 dependente do despenho energético do que propriamente17 Correspondente á parcela que representaria o 78 do seu desempenho térmico.18 arrefecimento utilizando o equipamento definido por 7919 defeito em regulamento (bomba de calor com COP = 3). 80 Tomemos como primeiro caso de estudo, uma fracção20 81 autónoma (moradia unifamiliar) com os seguintes valores21 82 obtidos após cálculo térmico regulamentar e onde foram22 N vc × Cv (d) 83 abordadas 4 situações.23 ηv 8424 85 Nas situações consideradas as características das25 Correspondente á parcela que representaria o aquecimento 86 envolventes, orientação, localização, rugosidade e26 utilizando o equipamento específico com COP ηi. 87 tipologia mantiveram-se constantes.27 8828 Com: 89 Situação 129 Cv = [Eren/(Nvc.Ap)]x0,02, Contributo, em percentagem, 9030 que a energia produzida por fontes renováveis, teria na 91 Utilização a equação 2.7 e aquela que consta no31 alimentação do aparelho de climatização para 92 regulamento, para determinação do Ntc, considerando uma32 aquecimento; 93 contribuição Esolar de 2677 kWh/ano, sem produção de33 ηv = Rendimento do equipamento para arrefecimento. 94 Eren, considerando para climatização, os equipamentos34 95 constantes por defeito na regulamentação e um35 A equação 2.11 tomaria, para um caso geral a seguinte 96 esquentador com COP 0,5.36 forma: 9737 98 Os resultados obtidos são:  N × (1 − C i ) N ic × C i  9938 N tc = 0,1 ×  ic  + × F +39  1 η i  pui  25,67 Na40 16 Nv  N vc × (1 − C v ) N vc × C v ) 41 0,1 ×   +   × F puv + N ac × F pua 75,85 Ni42  3 ηv  184,26 Ap43 57,69 Nic44 Substituindo (a), (b), (c) e (d) na equação 2.9, o aspecto 9,88 Nvc45 final da equação para a situação de utilização total ou 18,65 Nac46 parcial, de energias renováveis com climatização, seria: 3,37 Ntc4748 (2.11) 4,29 Nt 10049 10150  Eren  1 51 N tc = 0,1×  N ic + 0,15   − 1  × Fpui + η  10252  Ap  i  103 Situação 2 10453 1 105 Utilização a mesma equação e considerando uma54 Eren  1 1   0,1 ×  × N vc + 0,02 ×  −   × F puv + N ac × Fpua 106 contribuição de Esolar de 2677 kWh/ano, sem produção55 3  Ap  η v 3     107 de Eren, considerando ainda para climatização, os5657 108 equipamentos constantes por defeito na regulamentação e58 De forma semelhante se calcularia a equação do Ntc para 109 uma caldeira de condensação com COP 1,10. 11059 o sector de serviços. 11160 11261 113 – 10 –
  11. 11. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 32 Tomemos agora como segundo caso de estudo, a mesma 2 Os resultados obtidos são: 33 fracção autónoma (moradia unifamiliar) com os seguintes 3 34 valores obtidos após cálculo térmico regulamentar e onde 25,67 Na 35 foram abordadas mais 5 situações. 16 Nv 36 75,85 Ni 37 Nas situações consideradas, as características das 38 envolventes, orientação, localização, rugosidade e 184,26 Ap 39 tipologia mantiveram-se igualmente constantes. 57,69 Nic 40 9,88 Nvc 41 Situação 5 1,27 Nac 42 1,88 Ntc 43 Utilização da fórmula constante nas P$R para cálculo do 4,29 Nt 44 Ntc, com contribuição Esolar de 2677 kWh/ano, com 4 45 produção de Eren de 5609 kWh/ano totalizando um 5 Situação 3 46 contributo de energia renovável, que constará na fórmula 6 47 de cálculo do Nac, com o valor de 8286 kWh/ano, 7 Para a mesma equação e contando com uma contribuição 48 considerando ainda para climatização uma bomba de calor 8 de Esolar de 2677 kWh/ano, sem produção de Eren, 49 com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação 9 considerando ainda para climatização uma bomba de calor 50 com COP 1,10.10 com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação 5111 com COP 1,10. 52 Os resultados obtidos são:12 5313 Os resultados obtidos são: 25,67 Na14 16 Nv 25,67 Na 75,85 Ni 16 Nv 184,26 Ap 75,85 Ni 57,69 Nic 184,26 Ap 9,88 Nvc 57,69 Nic 0 Nac 9,88 Nvc 2677 Esolar 0,55 Nac 5609 Eren 0,6 Ntc 30,44 Eren/Ap 4,29 Nt 53% Contributo de Eren para aquecimento15 100% Contributo de Eren para arrefecimento16 0,79 Ntc17 Situação 418 4,29 Nt 5419 Utilização ainda a mesma equação para cálculo do Ntc, 5520 com contribuição de Esolar de 2677 kWh/ano, com21 produção de Eren de 5609 kWh/ano totalizando um 56 Situação 6 5722 contributo de energia renovável, que apenas consta na23 fórmula de cálculo do Nac, de 8286 kWh/ano, 58 Utilização da fórmula constante nas P$R para cálculo do24 considerando ainda para climatização uma bomba de calor 59 Ntc, com contribuição Esolar de 2677 kWh/ano, com25 com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação 60 produção de Eren de 10700 kWh/ano totalizando um26 com COP 1,10. 61 contributo de energia renovável, que constará na fórmula27 62 de cálculo do Nac, com o valor de 13377 kWh/ano,28 Os resultados obtidos são: 63 considerando ainda para climatização uma bomba de calor29 64 com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação 65 com COP 1,10. 25,67 Na 66 16 Nv 67 Os resultados obtidos são: 75,85 Ni 68 184,26 Ap 25,67 Na 57,69 Nic 16 Nv 9,88 Nvc 75,85 Ni 0 Nac 184,26 Ap 0,55 Ntc 57,69 Nic 4,29 Nt 9,88 Nvc30 0 Nac31 2677 Esolar – 11 –
  12. 12. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 10700 Eren 58,07 Eren/Ap 58,07 Eren/Ap 15% Contributo de Eren para aquecimento 100% Contributo de Eren para quecimento 11% Contributo de Eren para arrefecimento 100% Contributo de Eren para arrefecimento 1,58 Ntc 0,00 Ntc 4,29 Nt 4,29 Nt 31 1 32 2 33 Situação 9 3 Situação 7 34 4 35 Utilização a equação 2.11 definida nesta monografia para 5 Utilização a equação 2.11 definida nesta monografia para 36 cálculo do Ntc, com contribuição Esolar de 2677 6 cálculo do Ntc, com contribuição Esolar de 2677 37 kWh/ano, com produção hipotética de Eren de 71000 de 7 kWh/ano, com produção de Eren de 5609 kWh/ano 38 forma a contemplar 100% da energia renovável a fornecer 8 totalizando um contributo de energia renovável, que 39 ao aquecimento, em kWh/ano e totalizando um contributo 9 constará na fórmula de cálculo do Nac, com o valor de 40 de energia renovável, que constará na fórmula de cálculo10 8286 kWh/ano, considerando ainda para climatização uma 41 do Nac, com o valor de 73677 kWh/ano, considerando11 bomba de calor com COP 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira 42 ainda para climatização uma bomba de calor com COP12 de condensação com COP 1,10. 43 3,63 e EER 3,21 e uma caldeira de condensação com COP13 44 1,10.14 Os resultados obtidos são: 4515 46 Os resultados obtidos são: 25,67 Na 47 16 Nv 25,67 Na 75,85 Ni 16 Nv 184,26 Ap 75,85 Ni 57,69 Nic 184,26 Ap 9,88 Nvc 57,69 Nic 0 Nac 9,88 Nvc 2677 Esolar 0 Nac 5609 Eren 2677 Esolar 30,44 Eren/Ap 71000 Eren 8% Contributo de Eren para aquecimento 385,33 Eren/Ap 6% Contributo de Eren para arrefecimento 100% Contributo de Eren para aquecimento 1,67 Ntc 78% Contributo de Eren para arrefecimento 4,29 Nt 0,55 Ntc16 4,29 Nt17 4818 Situação 8 4919 50 Observando cada um dos 9 resultados anteriormente20 Utilização a equação 2.11 definida nesta monografia para 51 indicados poderemos concluir que:21 cálculo do Ntc, com contribuição Esolar de 2677 5222 kWh/ano, com produção de Eren de 10700 kWh/ano 53 Utilizando a equação regulamentar:23 totalizando um contributo de energia renovável, que 5424 constará na fórmula de cálculo do Nac, com o valor de 55 1. Na situação 1, sem contributo específico de25 13377 kWh/ano, considerando ainda para climatização 56 qualquer equipamento para climatização,26 uma bomba de calor com COP 3,63 e EER 3,21 e uma 57 utilizando o que consta por defeito na27 caldeira de condensação com COP 1,10. 58 regulamentação e produzindo um Esolar de 267728 59 kWh/ano, o rácio Ntc/Nt=0,785. (Classe B-)29 Os resultados obtidos são: 60 2. Na situação 3, com contribuição do mesmo Esolar30 61 o mesmo equipamento para climatização e 25,67 Na 62 utilizando uma caldeira de condensação com 16 Nv 63 COP 1,10 o rácio Ntc/Nt=0,438. (Classe A) 64 3. Na situação 3, com contribuição do mesmo Esolar 75,85 Ni 65 e utilizando bombas de calor para climatização 184,26 Ap 66 com COP 3,63 e EER 3,21, caldeira de 57,69 Nic 67 condensação com COP 1,10, o rácio 9,88 Nvc 68 Ntc/Nt=0,14 (Classe A+) 0 Nac 69 4. Na situação 3, com contribuição do mesmo Esolar 2677 Esolar 70 e utilizando bombas de calor para climatização 10700 Eren 71 com COP 3,63 e EER 3,21, caldeira de – 12 –
  13. 13. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 condensação com COP 1,10 e Eren=5609 63 rácio Ntc/Nt=0 o que significaria que toda a 2 kWh/ano, o rácio Ntc/Nt=0,13 (Classe A+) 64 energia necessária para climatização e produção 3 65 de AQS seria produzida na fracção, por 4 Utilizando a equação constante no caderno de P&R da 66 sistemas de produção de energias renováveis, 5 ADENE: 67 não havendo, por isso, lugar a qualquer 6 68 consumo de qualquer tipo de energia não limpa. 7 1. Na situação 5, com contribuição do Esolar=2677 69 3. Utilizando a equação 2.11 desta monografia, será 8 kWh/ano, utilizando bombas de calor para 70 mais difícil atingir uma classificação energética 9 climatização com COP 3,63 e EER 3,21, 71 A+. Apenas alterando o desempenho térmico da10 caldeira de condensação com COP 1,10 e 72 fracção essa classificação seria atingida.11 Eren=5609 kWh/ano, com contributo de 7312 energias renováveis para aquecimento e 74 7 CASO DE ESTUDO 213 arrefecimento de 53% e 100% respectivamente, 7514 o rácio Ntc/Nt=0,18 (Classe A+) 76 Utilizando a mesma fracção autónoma (moradia15 2. Na situação 6, com contribuição do Esolar=2677 77 unifamiliar) nas mesmas condições de envolventes e16 kWh/ano, utilizando bombas de calor para 78 orientação, com contribuição do Esolar=2677 kWh/ano,17 climatização com COP 3,63 e EER 3,21, 79 utilizando bombas de calor para climatização com COP18 caldeira de condensação com COP 1,10 e 80 3,63 e EER 3,21, instalação de uma caldeira de19 Eren=10700 kWh/ano, com contributo de 81 condensação com COP 1,10 e fazendo variar a localização20 energias renováveis para aquecimento e 82 geográfica da fracção e, consequentemente, a rugosidade e21 arrefecimento de 100% e 100% respectivamente, 83 região, foram efectuados cálculos regulamentares,22 o rácio Ntc/Nt=0 (Classe A+) (situação de 84 utilizando o programa de cálculo Cypeterm da CYPE23 balanço energético 0 para climatização e 85 (licença 87397) certificado pela ADENE, obtiveram-se os24 produção de AQS) 86 seguintes resultados constantes no quadro 6.25 8726 Utilizando a equação 2.11 desta monografia: 88 Quadro 6.2728 1. Na situação 7, com contribuição do Esolar=267729 kWh/ano, utilizando bombas de calor para30 climatização com COP 3,63 e EER 3,21,31 caldeira de condensação com COP 1,10 e32 Eren=5609 kWh/ano, com contributo de33 energias renováveis para aquecimento e34 arrefecimento de 8% e 6% respectivamente, o35 rácio Ntc/Nt=0,39 (Classe A)36 2. Na situação 8, com contribuição do Esolar=267737 kWh/ano, utilizando bombas de calor para38 climatização com COP 3,63 e EER 3,21,39 caldeira de condensação com COP 1,10 e 8940 Eren=10700 kWh/ano, com contributo de 9041 energias renováveis para aquecimento e 91 Do quadro acima verifica-se uma relação entre a42 arrefecimento de 15% e 12% respectivamente, o 92 diminuição do rácio Ni/Nic com a subida dos Graus Dia. 9343 rácio Ntc/Nt=0,36 (Classe A)44 3. Na situação 9, com contribuição do Esolar=2677 94 Sendo, por definição, o valor de Graus-Dia, “…um45 kWh/ano, utilizando bombas de calor para 95 número que caracteriza a severidade do clima durante a46 climatização com COP 3,63 e EER 3,21, 96 estação de aquecimento e que é igual ao somatório47 caldeira de condensação com COP 1,10 e 97 das diferenças positivas registadas entre uma dada48 hipoteticamente um Eren=71000 kWh/ano, com 98 temperatura de base (20° e a temperatura do ar C)49 contributo de energias renováveis para 99 exterior durante a estação de aquecimento…”,50 aquecimento e arrefecimento de 100% e 78% 100 quanto maior for este valor, maior serão as51 respectivamente, o rácio Ntc/Nt=0,13 (Classe 101 amplitudes térmicas abaixo ou acima dos 20ºC,52 A+)53 102 verificadas nos diversos conselhos em Portugal e,54 Poderemos concluir que: 103 desta forma, maior será a amplitude térmica global55 1. A equação regulamentar foi substituída pelas 104 do local o que pressupõe que deverá obedecer a56 equações constantes no caderno de P&R da 105 maiores requisitos térmicos.57 ADENE por aquela não contemplar o 10658 contributo de Eren nos sistemas de 10759 climatização: 10860 2. Utilizando as equações do caderno P&R da 10961 ADENE, facilmente se atinge a classificação 11062 energética A+ com forte hipótese de se obter um 111 – 13 –
  14. 14. A GRANDE DIFERENÇA ENTRE EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DE UMA FRACÇÃO AUTÓNOMA TWO CASE STUDIES Filomeno Pequicho 1 44 temperaturas consideradas adequadas no interior 2 8 CONSIDERAÇÕES FINAIS 45 da fracção. 3 46 • Mesmo com energia “mais barata” devido á 4 Uma fracção autónoma termicamente eficiente poderá não 47 elevada eficiência dos equipamentos, não 5 ser uma fracção energeticamente eficiente da mesma 48 deixam de ser imputáveis ao consumidor / 6 forma que uma fracção energeticamente eficiente poderá 49 utilizador da fracção, custos de aquisição e 7 não ser uma fracção termicamente eficiente. 50 manutenção dos equipamentos. 8 51 • Este tipo de melhoria na eficiência energética de 9 A eficiência energética das fracções, calculada com base 52 uma fracção é feito, recorrendo a equipamentos10 nos actuais procedimentos regulamentares em nada se 53 cujo controlo é efectuado manualmente,11 assemelha à eficiência energética aqui referida. 54 correndo-se sempre o risco de picos de consumo12 55 desnecessários que não são considerados em13 Tomemos como exemplo as equações 2.9 e 2.10 onde não 56 processo de cálculo.14 se pode dissociar a produção das energias renováveis Eren 57 • Na maioria dos casos em que a climatização das15 dos restantes consumos que não apenas a climatização. 58 fracções é feita com base nas considerações16 59 regulamentares por defeito (aquecimento por17 Consideremos ainda o disposto no último parágrafo do n.º 60 resistência eléctrica de COP 1 e arrefecimento18 5 desta monografia e concluímos que o Eren poderá entrar 61 com bomba de calor de COP 3), poderá não se19 em dobro nos cálculos do Ntc (fornecendo a mesma 62 verificar nem uma eficiência térmica nem20 energia renovável em simultâneo à climatização e à 63 energética.21 produção de AQS) onde, por consequência, diminuirá este 64 • Será sempre possível, durante o período de vida22 valor, aumentando de forma não correcta, a eficiência 65 útil e termicamente aceitável, de uma fracção23 energética da fracção. 66 autónoma, alterar os seus equipamentos de24 67 climatização e produção de AQS. O mesmo não25 Refira-se ainda a facilidade com que se obtêm rácios 68 terá tanta facilidade de acontecer com os26 Nt/Ntc baixos manobrando apenas os equipamentos que 69 elementos que constituem a envolvente da27 consomem energia (na produção de AQS ou na 70 fracção.28 climatização) tornando a fracção autónoma 7129 energeticamente mais eficiente sem que se melhore o seu 7230 desempenho térmico. 7331 Dito de outra forma: 74 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS32 7533 • É possível produzir calor barato para climatização 76 [1] Decreto-Lei n.º80/2006 de 4 de Abril – Regulamento34 bem como para produção de AQS muito à conta 77 das Características de Comportamento Térmico dos35 do aumento do custo final da obra (os 78 Edifícios RCCTE.36 equipamentos mais eficientes têm custos mais 79 [2] Guia da Eficiência Energética, MEID - Ministério da37 elevados); 80 Economia, da Inovação e do Desenvolvimento,38 • Mantendo o desempenho térmico de uma fracção e 81 DGEG – Direcção Geral de Energia e Geologia,39 aumentando o seu desempenho energético, 82 ADENE – Agência para a Energia.40 mantém-se as perdas de calor no inverno e 83 [3] Caderno de Perguntas e Respostas – ADENE, Versão41 ganhos solares no verão conduzindo a um 84 2.0, Maio de 201142 aumento no tempo de funcionamento dos43 equipamentos de climatização para manter as DECLARAÇÃO DE ORIGINALIDADE O autor desta monografia declara que o conteúdo da mesma é da sua autoria e não constitui cópia parcial ou integral de textos de outros autores. (Assinatura do autor) – 14 –

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