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Eficiência Energética em Edifícios de Serviços
João Hormigo
ORDEM DOS ENGENHEIROS – TEKTÓNICA 11 Maio 2012
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ÍNDICE
• ENQUADRAMENTO
• MUDANÇA DO PARADIGMA ENERGÉTICO
• EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
• REABILITAÇÃO SUSTENTÁVEL
• NZED
• ÁGUAS
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Enquadramento (1) Ambiental Redução das emissões de CO2 Menor pressão sobre os ecossistemas Tecnológica Desenvolvimento tecnológico Melhoria do comportamento dos edifícios Implementação de sistemas evoluídos de monitorização dos consumos energéticos Financeira Redução de consumos – redução de custos Legislativa Plano de eficiência energética 2011 - Estratégia “Europa 2020” Proposta de directiva da Comissão Europeia de 22/06/2011 sobre efic. energética Directiva 2010/31/EU Dec-leis 78/2006, 79/2006, 80/2006 – Regulamentos SCE, RSECE, RCCTE
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Enquadramento (2)
4
Aquecimento Global Escassez de Combustíveis fósseis
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Enquadramento (3)
Procura global de energia em crescimento
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Enquadramento (4)
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A dependência energética europeia é enorme!!!
A UE apenas produz 48% das suas necessidades energéticas
Europa (1)
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Partição nos estados membros A dependência energética dos países europeus varia fortemente...
Europa (2)
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Mix energético muito variável... PT: Petróleo ~52%, Gás ~18%, Carvão ~11%, Renováveis ~19%
Europa (3)
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Mudança de paradigma energético (1)
O aquecimento global, a escassez de combustíveis fósseis e o aumento da procura impõem uma mudança...
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Primary Energy Demand Buildings Energy End-Use Splits
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Mudança de paradigma energético (2) Edifícios: maiores consumidores de energia Como transformar os edifícios em sistemas mais sustentáveis? • certificação energética - diagnóstico; • melhoria da classe energética; • utilização de materiais e tecnologias sustentáveis; • aumento da eficiência energética: concepção; execução, reabilitação, exploração (planos de manutenção, monitorização, …); • produção de energia por fontes renováveis (solar térmico, solar fotovoltaico, mini eólicas); • sistemas de climatização passiva
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Mudança de paradigma energético (3)
Energia – Objectivos da UE: 20-20-20 em 2020
• reduzir as emissões de gases de estufa em 20%, quando comparadas com 1990; • alcançar 20% de utilização de energias renováveis no total do consumo energético; • aumentar a eficiência energética, poupando 20% do consumo energético.
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PORTUGAL: Certificação Energética de Edifícios e QAI
0,5 4,3
21,3
11,7
32,7
14,2
7,7
2,5
5,3
Edifícios existentes 2010 % de CE por Classes (Adene) A+
A
B
B-
C
D
E
F
G
9%
91%
Tipo de edifícios (Adene)
Serviços
Residencial
Edifícios (1)
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Melhoria da eficiência energética
• Diagnóstico prospectivo para caracterização do edificado e obtenção da certificação energética: SCE, RCCTE, RSECE.
• “Upgrade” de classe energética: materiais e tecnologias.
• Implementação de sistemas de monitorização e de gestão dos edifícios.
• Melhoria dos planos de manutenção.
• Renováveis (solar térmico, solar fotovoltaico, mini eólicas).
• Sistemas de climatização passiva.
Edifícios (2)
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Rastreio - Certificação Energética e QAI
Legislação em vigor
DL 78/2006
SCE
DL 79/2006
RSECE
DL 80/2006 RCCTE
C.E dividida em 3 fases
79 Edifícios Certificados
B-
B
C
D
E
F
G
4
14
38
14
3
3
2
A 1
EXEMPLOS - EDP
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Alcácer do Sal
16
Albufeira Almada
Amadora
Barreiro
Aljustrel Cascais
Castro Marim
Faro – Edif. Antigo
Moura
Peso da Régua
Santiago do Cacém
Seixal
Sto Tirso
Tomar
Fonte Grossa
Valença
Figueira da Foz
Alves Veiga Porto
Castelo Branco
Macedo de Cavaleiros
Pombal
Directiva 2010/31/EU
4ª FASE CE
38 Edifícios certificados
Colónias de Férias: Palmela
Castelo de Bode Árvore
EDP
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Certificação Energética e QAI - Resumo
Edifícios certificados: 117
desafios e oportunidades…
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R. Camilo Castelo Branco, 46
CASOS - Upgrade Energético - Certificação Energética e QAI
B A
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CASOS - Upgrade Energético - Certificação Energética e QAI
B- B
B- C
Coimbra
Setúbal
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Upgrade Energético – Iluminação
Balastros ferromagnéticos Balastros electrónicos
Lâmpadas fluorescentes + eficientes
TL-5 / TL-D Master TL-5 / TL-D Eco Coimbra:
ex: substituição de balastros e de lâmpadas fluorescentes para fluorescentes compactas última geração, LEDS)
LEDS
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CASO - Upgrade Energético – tecnologia e materiais
G B- SEIA
Gás natural, gestão técnica centralizada, isolamento térmico da cobertura, EPS nas fachadas exteriores
Redesenho do Sistema de AVAC – Caldeira a gás natural
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22
• Certificação Energética e QAI 2010/31/EU exemplos de upgrade de certificação energética
Classe Medidas Redução consumo
[kWh]
Poupança na factura
[€/ano]
Red. custo manutenção
[€/ano]
Custo estimado
[€]
Amortização investimento
[anos]
Caldas da Rainha
D →C Iluminação:
TLD+ B.FM → TL5 + B.E ≈ 30,5 ≈ 10500 ≈ 1200 ≈ 60 k ≈ 5
Cantanhede D →C Iluminação:
TLD+ B.FM → TL5 + B.E ≈ 3,9 ≈ 1500 ≈ 500 ≈ 13 k ≈ 6,5
Carenque, Amadora
D →C Iluminação:
TLD+ B.FM → TL5 + B.E ≈ 6,7 ≈ 2300 ≈ 900 ≈ 16 k ≈ 5
Covilhã D →C Iluminação:
TLD+ B.FM → TL5 + B.E ≈ 2,2 ≈ 800 ≈ 1600 ≈ 4 k ≈ 2
Loures, 4 de Outubro
D →C Iluminação:
TLD+ B.FM → TL5 + B.E ≈ 16,8 ≈ 6000 ≈ 3200 ≈ 60 k ≈ 6,5
Seia, Ed. Formação
D →B Iluminação:
TLD+ B.FM → TL5 + B.E ≈ 8,7 ≈ 3000 ≈ 1300 ≈ 21 k ≈ 5
Sintra D →C Iluminação:
TLD+ B.FM → TL5 + B.E ≈ 4,9 ≈ 1700 ≈ 600 ≈ 15 k ≈ 6,5
Beja, Ed. S. Comerciais
F →C
Civil: janelas de vidro duplo+ corte térmico AVAC: Split → VRV
(S.Centralizado)
≈17
≈ 7000 ≈ 6500 ≈ 75 k ≈ 5,5
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Gestão Técnica Centralizada
Horário de funcionamento
Estado do Sistema
GTC
Monitorização
Iluminação e tomadas
Outros Sistemas: Geradores, UPS, DC,
Baterias, etc.
GTC - instalada nos edifícios principais.
Horário de funcionamento Ajuste de temperaturas
AVAC
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24
Sistema de Gestão Inteligente de Edifícios (1ª geração), em paralelo com a GTC
GIE
(em paralelo com a GTC)
Energia eléctrica (por piso)
Água (por edifício)
Monitorização de consumos
Sistema de detecção de presenças, com desligar automático de iluminação (sala
de reuniões)
Divulgação de consumos por piso e edifício em tempo real via web (intranet,
internet, TV interna)
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25
Sistema de Gestão Inteligente de Edifícios
1ª FASE
Projecto Piloto
2 EDIFÍCIOS
CONCLUÍDO
2ª FASE
EDIFÍCIOS RELEVANTES
5 EDIFÍCIOS
CONCLUÍDO
Redução de ≈ 25% dos consumos
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Sistema de Gestão inteligente centralizada LAY OUT GERAL DE APRESENTAÇÃO EM ECRAN
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Participação com a FEUP no iSERV - programa Europeu de monitorização de consumos de AVAC. Principal objectivo - avaliação e eventual redesenho das directivas da Comissão Europeia sobre comportamento térmico de edifícios.
Consumos do AVAC: Chillers, VRV’s e UTA’s
Monitorização de consumos – sistemas de 2ª geração - circuitos de AVAC
Programa iSERV
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Reabilitação sustentável
• Materias recicláveis e de mínima pegada ecológica • Arquitectura e Engenharia (Concepção): Fachadas Sombreamentos Isolamentos térmicos – Coberturas e fachadas Vidros de corte térmico • Reabilitação dos sistemas de climatização (Exploração) • Electrodomésticos de baixo consumo e alta eficiência • Domótica • (Reabilitação anti-sísmica)
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Arquitectura
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Before and after – Factor 10 reduction in energy consumption down to Passivhouse levels, Tevesstrasse Frankfurt, Germany
230 kwh/m²/Ab for heating
17,5 kwh/m²/Ab for heating
CASOS - Reabilitação sustentável
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Edifício Serviços Laranjeiro
CASOS - Reabilitação sustentável
Impermeabilização e isolamento térmico de terraços, tratamento de fachadas.
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ED. SEIA: AVAC (central a gás natural), REVESTIMENTO FACHADAS, GESTÃO CENTRALIZADA, ISOLAMENTO COBERTURA, ACÚSTICA.
CASOS - Reabilitação sustentável
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ED. SEIA: AVAC (deficiente localização da exaustão – minimizada com chaminés de exaustão, contudo insuficiente para conforto de Inverno)
CASOS - Reabilitação sustentável
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ED. SEIA - AVAC - conforto de Inverno garantido por central a gás natural
CASOS - Reabilitação sustentável
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Produção - Solar Térmico
Instalação de Colectores Solares Térmicos (EDP – plano para os edifícios com piquetes e balneários); Instalado em 10 edifícios – Plano concluído.
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New Trends
• NZEB – nearly zero energy buildings. • Arrefecimento passivo: Evaporative cooling Buried pipes Phase shifters • Painéis solares fotovoltaicos nova geração. • Novas tecnologias de isolamento, etc. •Aproveitamento das águas cinzentas e das águas pluviais. • Aproveitamento das águas quentes dos duches.
A produção de energia no edifício por fontes renováveis deve igualar a energia consumida pelo edifício.
Directiva 2010/31/EU
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NZEB
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Luminance renderings – clear sky conditions
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Luminance renderings – overcast sky conditions
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Casa do Futuro – Ragensburg Alemanha NZEB
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NZEB
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Passive Cooling Systems
SUMMER NIGHT - SECTION D
Noite de Verão (unfolded patio)
SUMMER NIGHT - SECTION F
Noite de Verão (folded patio)
1. Cross ventilation
EXTERIOR INCOMING AIR GREENHOUSE/EXTERIOR OUTGOING AIR
AIR MOVEMENT THROUGH TECHNICAL FLOOR
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Passive Cooling Systems 2. Sistemas de armazenamento térmico
ENERGY AND TEMPERATURE STORAGE
-DENSE MATERIALS: e.g. CERAMIC FLOORING. (sensible heat)
-PHASE CHANGING Materials (PCMs) (latent heat)
phase change materials that melt and solidify at room temperature
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Passive Cooling Systems 2. Sistemas de armazenamento térmico
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Passive Cooling Systems 3. Evaporative Cooling Systems
Direct evaporative cooler
Passive Downdraft Evaporative cooling
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Painéis Fotovoltaicos - PV
Painéis - estão em profunda evolução, pois o silício aumentou enormemente de preço: 1) camadas mais finas de silício; 2) 2ª geração com utilização de novos materais CIGS (Copper, Indium,
Gallium, and Selenium): filmes finos, + baratos , + versáteis (mas levantam problemas ambientais).
3) 3ª geração – polímeros orgânicos fotovoltaicos condutores.
• os semicondutores CIGS são filmes finos que são literalmente depositados sobre um suporte.
Konarka
Power Plastic Solar Panels
Konarka’s film-and-ink lightweight solar panels Building Integrated Photovoltaic (BIPV)
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Montagens de PV NA COBERTURA
NO ALPENDRE
NA COBERTURA (QUASE IMPERCEPTÍVEL) hab. unifamiliar - 10 a 12 000 € - 10 anos
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Mini-eólicas
Philippe Starck - 1kW
Piloto EDP
TURBAN 2.5 kW - LNEG
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Águas - cinzentas e pluviais
• Águas cinzentas – águas residuais provenientes das canalizações de outros locais que não as sanitas, como por exemplo: chuveiros, lavatórios e bancas.
Dependendo do tipo de utilização, as águas cinzentas requerem menos tratamentos que as águas negras e contêm menos agentes patogénicos.
As águas cinzentas, tratadas, podem ser reutilizadas para descargas de autoclismos, lavagem de roupas e em rega de jardins. (Fonte:http://www.greenhouse.gov.au)
• Águas pluviais – recolha e utilização para chuveiros, lavatórios, bancas e rega.
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Águas pluviais
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Águas cinzentas
(Fonte:http://www.greenhouse.gov.au)
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Zypho - Prémio EDP Inovação Richard Branson - Sistema que aproveita a energia térmica da água quente do duche escoada para a
rede de esgotos, de modo a pré-aquecer a água fria da rede. Piloto em instalação em 3 edifícios
Aproveitamento das águas quentes dos duches (1)
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Aproveitamento das águas quentes dos duches (2)