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Tese Mestrado Nelson Tavares 2011TRANSCRIPT
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minha esposa Rita e ao nosso filho
Bruno que se juntou a ns este ano.
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Agradecimentos
O trabalho realizado na elaborao desta tese teve significativo contributo de vrias
pessoas a quem quero agradecer. Sem o contributo delas, direto ou indireto, no teria sido
possvel desenvolver o trabalho aqui apresentado.
No mbito pessoal agradeo minha esposa Rita, pelo apoio, compreenso e pelo tempo
que no lhe dediquei a ela e ao nosso filho.
No campo acadmico quero em primeiro lugar destacar o meu orientador, o Professor
Doutor Lus Manuel Rodrigues Coelho. Pelos seus conhecimentos, pela excelncia da
orientao e pela sua vasta experincia em modelao nas reas aqui abordadas.
Agradeo Hemera Energy, pela cedncia das imagens dos estudos da eficcia de
ventilao em edifcios.
Agradeo ainda ao Professor Mestre Joo Garcia e Engenheira Rita Cerdeira pela partilha
de conhecimento e especial apoio em diversas componentes desta tese.
Em ltimo lugar, mas no propriamente por terem tido menor contribuio na realizao
desta tese, agradeo a todos os professores do Mestrado Energia, por me terem dado as
ferramentas necessrias para a realizao desta tese. Graas a eles penso ter conseguido
atingir um novo patamar de conhecimento. Um especial obrigado queles a quem recorri nabusca de solues para os meus problemas.
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Resumo
Este estudo teve dois objetivos principais que partida parecem dissociados. O primeiro
objetivo foi a simulao de cargas trmicas num edifcio e a respetiva dissipao ou captao
no subsolo, de forma a se efetuar o dimensionamento de uma bomba de calor geotrmica e
das unidades terminais de climatizao dos espaos simulados. O segundo objetivo foi o
estudo do escoamento do ar insuflado, em diversos espaos de diferentes tipologias, segundo
uma variante do mtodo de ventilao por deslocamento, utilizada pelo sistema AdvanClim.
Esse sistema foi testado em espaos com diferentes geometrias para obteno do valor da
eficcia de ventilao. Neste estudo foram realizados ensaios experimentais com fumo em
instalaes reais que so servidas pelo sistema AdvanClim. Sendo este estudo composto porduas partes distintas, convm referenciar que o elo de ligao entre elas a utilizao de
programas de clculo numrico. Na primeira parte dos trabalhos apresentados nesta tese
recorreu-se utilizao de software de simulao energtica de edifcios e de software de
clculo paramtrico para o dimensionamento de furos geotrmicos. Na segunda parte do
trabalho recorreu-se utilizao de software de clculo numrico do escoamento de fluidos,
para a determinao da eficcia de ventilao e a identificao das linhas de corrente. O
trabalho efetuado na primeira parte do estudo surge por convite do orientador da tese. A minha
participao voluntria no projeto GROUND-MEDdeve-se ao meu interesse em aprender com
alguns dos maiores especialistas europeus em energia, presentes em projetos com a dimenso
e importncia deste. O projeto Advanced Ground Source Heat Pump Systems for Heating and
Cooling in Mediterranean Climate tem o n de contrato TREN/FP7EN/218895/GROUND-
MED. A segunda parte da tese resulta de um trabalho tcnico realizado para a empresa
Hemera Energy, desenvolvido por mim e com a coordenao do Professor Doutor Lus Coelho,
o meu orientador de tese. A incluso de todos estes temas deveu-se vontade de realizar uma
tese onde para alm da pesquisa, fosse possvel aplicar os conhecimentos obtidos no
Mestrado Energia, que pudesse ser considerada uma investigao e que estivesse enquadrada
com a realidade do mercado empresarial. Dada a atual situao econmica mundial,
especialmente a de Portugal e de outros pases da Europa, na minha opinio cada vez mais
importante desenvolverem-se trabalhos acadmicos orientados para as empresas. As
empresas por seu lado comeam a descobrir que a modernizao fundamental, para tal iro
recorrer cada vez mais s ferramentas tecnolgicas disponveis, para melhorar os seus
produtos e servios, comeando esse esforo a ser feito na fase de projeto. Existem campos
da engenharia onde s pessoal especializado poder atuar, por outro lado a especializao
facilita a penetrao no mercado de trabalho e a empregabilidade.
Palavras-chave: geotermia, cargas trmicas, simulao, clculo numrico, CFD.
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Abstract
This study had two principal purposes that apparently nothing have in common. The first one
was the simulation of thermal loads of a building and the corresponding exchange of energy
with the underground, aiming the design of a Ground Source Heat Pump and the
acclimatization terminal units for the simulated spaces. The second purpose was the study of
supply air distribution of an adapted displacement ventilation system, used on AdvanClim
systems. That system was tested on spaces with different geometric forms to obtain the space
ventilation effectiveness. In that study some smoke experiments had been accomplished in real
facilities served by AdvanClimsystem. Hence this study has two dissimilar parts its necessary
to establish the link between them. That link is the use of numeric calculation software. On thefirst part it was used a software for building thermodynamic simulations and other one that does
parametric calculations for borehole heat exchanger design. On the second part it was used a
Computational Fluid Dynamics (CFD) software to achieve air distribution patterns and
ventilation effectiveness data. The first half of the work done for this thesis was proposed by my
thesis tutor. My voluntary participation on GROUND-MED project appears, given my wish of
learning from the many European energy experts working on such a big and important project.
The Advanced Ground Source Heat Pump Systems for Heating and Cooling in Mediterranean
Climate has the contract number TREN/FP7EN/218895/GROUND-MED. The second half of
this thesis came from a technical work done to Hemera Energy Company, developed by me
with the supervision of Professor PhD Lus Coelho, my thesis tutor. The mix of themes done
here is based on the idea to produce a thesis with extended contents; not merely a reporting
work but including some research, applying all the theoretical bases learned on the Energy
Master classes and fully adapted to the actual business market needs. Concerning the world
economic situation, particularly in Portugal and other European Union countries, my opinion is
that academic knowledge should be passed to companies with that kind of thesis.
Manufacturing companies starts to believe that modernization of their methods and techniques
is the only way out to survive, so the application of available technological tools will improve
their products and services, when used since the product design. That opens space to
experimented engineers, with skills on some computational tools, to work on those corporations.
In addition, a differenced technical capability gives to the engineer an advantage in the
competitive job market and makes his employability easier.
Keywords: geothermal energy, thermal loads, simulation, numeric calculation, CFD.
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ndice
Agradecimentos ............................................................................................................................ iiiResumo .......................................................................................................................................... v
Abstract ......................................................................................................................................... vi
ndice ............................................................................................................................................ vii
Lista de Tabelas ........................................................................................................................... xv
Siglas e Acrnimos ..................................................................................................................... xvii
Smbolos ..................................................................................................................................... xxi
Captulo 1 - Introduo ..................................................................................................................1
1.1. Objetivos .................................................................................................................................2
1.2. Relevncia do estudo ..............................................................................................................3
1.3. Motivao ................................................................................................................................6
1.4. Organizao da tese ...............................................................................................................7
Captulo 2 Reviso bibliogrfica .................................................................................................9
2.1. Simulao de cargas trmicas ..............................................................................................10
2.2. Geotermia ..............................................................................................................................11
2.3. Ventilao por deslocamento ................................................................................................17
2.3.1. Normas e procedimentos ..........................................................................................17
2.3.2. Parmetros de referncia ..........................................................................................292.3.3. Pesquisa ....................................................................................................................30
Captulo 3 Simulao numrica (teoria) ...................................................................................35
3.1. Clculo de cargas trmicas ...................................................................................................36
3.2. Geotermia ..............................................................................................................................39
3.3. Computational fluid dynamics ...............................................................................................41
3.3.1. Generalidades ...........................................................................................................41
3.3.2. Conceo dos projetos ..............................................................................................43
3.3.3. Consideraes tericas ao FLUENT .........................................................................47
Captulo 4 Simulao numrica (casos) ...................................................................................514.1. Clculo de cargas trmicas ...................................................................................................52
4.2. Geotermia ..............................................................................................................................58
4.3. Computational fluid dynamics ...............................................................................................62
4.3.1. Anlise da trajetria e das linhas de corrente ...........................................................64
4.3.1.1. Espao 1 .................................................................................................................64
4.3.1.2. Espao 2 .................................................................................................................75
4.3.1.3. Espao 3 .................................................................................................................86
4.3.2. Anlise da eficcia de ventilao ..............................................................................89
4.3.2.1. Espao 4 .................................................................................................................89
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4.3.2.2. Espao 5 .............................................................................................................. 107
4.3.2.3. Espao 6 .............................................................................................................. 129
Captulo 5 Resultados ............................................................................................................ 139
5.1. Clculo de cargas trmicas ................................................................................................ 140
5.2. Geotermia ........................................................................................................................... 1465.3. Computational fluid dynamics ............................................................................................ 150
Captulo 6 Concluses ........................................................................................................... 163
6.1. Clculo de cargas trmicas ................................................................................................ 164
6.2. Geotermia ........................................................................................................................... 166
6.3. Computational fluid dynamics ............................................................................................ 168
Captulo 7 Desenvolvimento Futuro....................................................................................... 171
Captulo 8 Bibliografia ............................................................................................................ 173
ANEXOS ..................................................................................................................................... ...A
Anexo I: Mtodo de clculo bombas de calor........C
Anexo II: Artigo cientfico.................E
Anexo III: Tutorial CFD ANSYS 13.........G
Anexo IV: Equipamento de medio ........W
Anexo V: Folha de caractersticas .......AA
Anexo VI: Caudais mnimos ASHRAE ............EE
Anexo VII: Tabela da eficcia ASHRAE ............II
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Lista de Figuras
Figura 2.1 Circuito primrio de um sistema bomba de calor geotrmica, de anelfechado ................................................................................................................12
Figura 2.2 Variao da temperatura do solo ao longo do ano ..................................................13
Figura 2.3 Esquema de princpio do funcionamento de uma bomba de calor por ciclo
de compresso de vapor .....................................................................................15
Figura 2.4 Movimento do ar num espao climatizado por um sistema de ventilao por
deslocamento tpico .............................................................................................21
Figura 2.5 Tipos de ar existentes num edifcio com ventilao por deslocamento ..................28
Figura 3.1 Estrutura hierrquica do modelo de simulao no programa DesignBuilder ..........36
Figura 3.2 Analogia eltrica para a transferncia de calor por conduo em elementosda envolvente exterior ..........................................................................................38
Figura 3.3 Fases de trabalho numa anlise CFD .....................................................................42
Figura 3.4 Geometrias possveis para a criao de malha (da esquerda para a direita -
tetraedro, hexaedro, pirmide e prisma) ..............................................................43
Figura 3.5 Escala e gama de valores para o Skewness indicador da qualidade da
malha gerada .......................................................................................................43
Figura 3.6 Modelos de turbulncia disponveis no FLUENT ....................................................46
Figura 3.7 Tratamento da lei da parede pelo modelo de turbulncia k-SST ........................49
Figura 4.1 Localizao, orientao (Google Earth) e aspeto do edifcio simulado (foto:
Nelson Tavares) ...................................................................................................52
Figura 4.2 Modelo 3D do edifcio simulado termicamente (DesignBuilder) ..............................53
Figura 4.3 Constituio da envolvente exterior opaca (DesignBuilder) ....................................53
Figura 4.4 Dimenso e tipo de envidraados existentes no piso 3 (foto: Nelson
Tavares) ...............................................................................................................54
Figura 4.5 Percentagem de rea da fachada preenchida por vos envidraados a Sul e
Oeste (DesignBuilder) ..........................................................................................55
Figura 4.6 Identificao dos espaos no piso 3 (piso simulado) com sistema declimatizao (DesignBuilder) ...............................................................................55
Figura 4.7 Perfil de ocupao do edifcio (DesignBuilder) ........................................................56
Figura 4.8 Perfil de iluminao do edifcio (DesignBuilder) ......................................................56
Figura 4.9 Menu de introduo das cargas base mensais no programa EED;
esquerda valor anual e frao mensal, direita valores mensais.......................59
Figura 4.10 Menu de introduo da potncia de pico mensal no programa EED ....................59
Figura 4.11 Menu de introduo das propriedades do solo no programa EED .......................60
Figura 4.12 Indicao qualitativa do espaamento entre centros do duplo U (EED) ...............60
Figura 4.13 Modelo 3D do Espao 1, situao base (DesignModeler) ....................................65
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Figura 4.14 Aspeto da malha do Espao 1 a) em corte (Meshing) .......................................... 66
Figura 4.15 Anlise da qualidade da malha: Skewness (Meshing) ......................................... 66
Figura 4.16 Falha na gerao da malha no tampo frontal da secretria (FLUENT) ................ 67
Figura 4.17 Grelha de extrao 1 do Espao 1 a) com mobilirio (CFD-Post)........................ 68
Figura 4.18 Grelha de extrao 2 do Espao 1 a) com mobilirio (CFD-Post)........................ 68Figura 4.19 - Grelha de insuflao 1 do Espao 1 a) com mobilirio (CFD-Post) ...................... 69
Figura 4.20 - Grelha de insuflao 2 do Espao 1 a) com mobilirio (CFD-Post) ...................... 69
Figura 4.21 Grelha de insuflao 2 do Espao 1 a) com mobilirio (CFD-Post) ..................... 70
Figura 4.22 Plano da cadeira do Espao 1 a) com mobilirio (CFD-Post) .............................. 70
Figura 4.23 Contorno da velocidade a 2 m do solo no Espao 1 a) com mobilirio
(CFD-Post) .......................................................................................................... 71
Figura 4.24 - Grelha de insuflao 2 do Espao 1 b) com mobilirio, inclinao a 0
(CFD-Post) .......................................................................................................... 71
Figura 4.25 - Grelha de insuflao 2 do Espao 1 b) com mobilirio, inclinao a 0
(CFD-Post) .......................................................................................................... 72
Figura 4.26 - Grelha de insuflao 2 do Espao 1 b) com mobilirio, inclinao a 20
(CFD-Post) .......................................................................................................... 72
Figura 4.27 - Grelha de insuflao 1 do Espao 1 c) no Vero, com mobilirio (CFD-Post) ..... 74
Figura 4.28 - Grelha de insuflao 2 do Espao 1 c) no Vero com mobilirio (CFD-Post) ...... 74
Figura 4.29 - Grelha de insuflao 1 do Espao 1 c) no Inverno com mobilirio (CFD-
Post) .................................................................................................................... 75
Figura 4.30 - Grelha de insuflao 2 do Espao 1 c) no Inverno com mobilirio (CFD-
Post) .................................................................................................................... 75
Figura 4.31 Modelo 3D do Espao 2 a) situao base (DesignModeler) ................................ 76
Figura 4.32 Aspeto da malha do espao 2 a) em corte (Meshing) .......................................... 77
Figura 4.33 - Insuflao do Espao 2 a) sem teto falso (CFD-Post) .......................................... 78
Figura 4.34 Grelha de insuflao 1 do Espao 2 a) sem teto falso (CFD-Post) ...................... 79
Figura 4.35 - Grelha de insuflao 1 do Espao 2 b) sem teto falso Vero (CFD-Post) ......... 80
Figura 4.36 - Grelha de insuflao 1 do Espao 2 b) sem teto falso Inverno (CFD-Post) ....... 80
Figura 4.37 Modelo 3D do Espao 2 c) situao base (DesignModeler) ................................. 81
Figura 4.38 Aspeto da malha do Espao 2 c) em corte (Meshing) .......................................... 82Figura 4.39 Anlise da qualidade da malha: Skewness (Meshing) ......................................... 82
Figura 4.40 - Grelha de insuflao 1 do Espao 2 c) teto falso recuado - 3D (CFD-Post) ......... 83
Figura 4.41 - Grelha de insuflao 1 do Espao 2 c) teto falso recuado (CFD-Post) ................. 83
Figura 4.42 - Grelhas de insuflao 1 e 2 do Espao 2 c) teto falso recuado - 3D (CFD-
Post) .................................................................................................................... 84
Figura 4.43 - Grelha de insuflao 2 do Espao 2 c) teto falso recuado - 3D (CFD-Post) ......... 85
Figura 4.44 - Grelha de insuflao 1 do Espao 2 c) teto falso recuado - 3D (CFD-Post) ......... 85
Figura 4.45 - Plano a 2 metros do solo do Espao 2 c) teto falso recuado (CFD-Post) ............. 86
Figura 4.46 Modelo 3D do Espao 3 (DesignModeler) ............................................................ 86
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Figura 4.47 Aspeto da malha do Espao 3 (Meshing) ..............................................................87
Figura 4.48 Anlise da qualidade da malha: Skewness (Meshing) ..........................................88
Figura 4.49 Modelo 3D do Espao 4 a) variante 1 (DesignModeler) ........................................90
Figura 4.50 Aspeto da malha do Espao 4 a) em corte, refinada junto s secretrias
(Meshing) .............................................................................................................91Figura 4.51 Anlise da qualidade da malha: Skewness (Meshing) ..........................................91
Figura 4.52 - Grelha de insuflao 2 do Espao 4 a) contornos de velocidade (CFD-
Post) .....................................................................................................................93
Figura 4.53 - Grelha de insuflao 2 do Espao 4 a) vetores de velocidade (CFD-Post) ........93
Figura 4.54 Valores a obter para clculo da eficcia de ventilao dos espaos
Espao 4 a) (CFD-Post) .......................................................................................94
Figura 4.55 Concentrao de CO2na sala de aulas variante 1 (CFD-Post) .........................95
Figura 4.56 Concentrao de CO2no plano perpendicular grelha de extrao 1 na
sala de aulas variante 1: contornos (CFD-Post) ...............................................95
Figura 4.57 Modelo 3D do Espao 4 b) - variante 2 (DesignModeler) .....................................96
Figura 4.58 Aspeto da malha do Espao 4 b) em corte, refinada junto boca dos
ocupantes (Meshing) ...........................................................................................96
Figura 4.59 - Grelha de insuflao 2 do Espao 4 b) contornos (CFD-Post) ...........................97
Figura 4.60 - Grelha de insuflao 2 do Espao 4 b) vetores velocidade (CFD-Post) .............97
Figura 4.61 Velocidade do ar no plano a 2 metros de altura contornos (CFD-Post) .............98
Figura 4.62 - Valores obtidos para clculo da eficcia de ventilao dos espaos
Espao 4 b) (CFD-Post) .......................................................................................98
Figura 4.63 Concentrao de CO2na sala de aulas variante 2 (CFD-Post) .........................99
Figura 4.64 Concentrao de CO2no plano perpendicular grelha de extrao 2 na
sala de aulas variante 2: contornos (CFD-Post) ...............................................99
Figura 4.65 - Grelha de insuflao 2 do Espao 4 c) contornos velocidade (CFD-Post) .......101
Figura 4.66 - Grelha de insuflao 2 do Espao 4 c) vetores de velocidade (CFD-Post) ......101
Figura 4.67 Velocidade do ar no plano a 2 m de altura do Espao 4 c) - contornos
(CFD-Post) .........................................................................................................102
Figura 4.68 - Valores obtidos para clculo da eficcia de ventilao do Espao 4 c) (CFD-
Post) ...................................................................................................................102Figura 4.69 Concentrao de CO2na sala de aulas Vero Espao 4 c) (CFD-Post) ......103
Figura 4.70 - Grelha de insuflao 2 do Espao 4 d) contornos velocidade (CFD-Post) .......104
Figura 4.71 - Grelha de insuflao 2 do Espao 4 d) vetores de velocidade (CFD-Post) ......105
Figura 4.72 Velocidade do ar no plano a 2 m de altura do Espao 4 d) - contornos
(CFD-Post) .........................................................................................................106
Figura 4.73 - Valores obtidos para clculo da eficcia de ventilao do Espao 4 d)
(CFD-Post) .........................................................................................................106
Figura 4.74 Concentrao de CO2na sala de aulas Vero Espao 4 d) (CFD-Post) ......107
Figura 4.75 Gabinete individual geometria base Espao 5 .................................................107
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Figura 4.76 Aspeto da malha do Espao 5 a) em corte (Meshing) ........................................ 108
Figura 4.77 Anlise da qualidade da malha: Skewness (Meshing) ....................................... 109
Figura 4.78 - Grelha de insuflao 1 do Espao 5 a) (CFD-Post) ............................................ 111
Figura 4.79 - Grelha de insuflao 2 do Espao 5 a) (CFD-Post) ............................................ 111
Figura 4.80 - Valores obtidos para clculo da eficcia de ventilao do Espao 5 a)(CFD-Post) ........................................................................................................ 112
Figura 4.81 Velocidade do ar no plano da Gi1 do Espao 5 a) - contornos (CFD-Post) ....... 112
Figura 4.82 Velocidade do ar no plano da Gi2 do Espao 5 a) - contornos (CFD-Post) ....... 113
Figura 4.83 Concentrao de CO2no Espao 5 a) soluo base Vero (CFD-Post) ........ 113
Figura 4.84 - Grelha de insuflao 1 do Espao 5 b) (CFD-Post) ............................................ 114
Figura 4.85 - Grelha de insuflao 2 do Espao 5 b) (CFD-Post) ............................................ 115
Figura 4.86 - Valores obtidos para clculo da eficcia de ventilao do Espao 5 b)
(CFD-Post) ........................................................................................................ 115
Figura 4.87 Velocidade do ar no plano da Gi2 do Espao 5 b) - contornos (CFD-Post) ....... 116
Figura 4.88 Concentrao de CO2no Espao 5 b) inverno (CFD-Post)................................ 116
Figura 4.89 Sala de desenho com conduta encostada parede (DesignModeler) ............... 117
Figura 4.90 Aspeto da malha do Espao 5 c) em corte (Meshing) ........................................ 117
Figura 4.91 Anlise da qualidade da malha: Skewness(Meshing) ....................................... 118
Figura 4.92 - Grelha de insuflao 1 do Espao 5 c) (CFD-Post)............................................. 119
Figura 4.93 - Grelha de insuflao 2 do Espao 5 c) (CFD-Post)............................................. 119
Figura 4.94 - Valores obtidos para clculo da eficcia de ventilao do Espao 5 c) (CFD-
Post) .................................................................................................................. 120
Figura 4.95 Velocidade do ar no plano da Gi1 do Espao 5 c) - contornos (CFD-Post) ....... 120
Figura 4.96 - Concentrao de CO2no Espao 5 c) Vero (CFD-Post) ................................ 121
Figura 4.97 Velocidade do ar no plano da Gi2 do Espao 5 d) - contornos (CFD-Post) ....... 121
Figura 4.98 Velocidade do ar no plano da Gi2 do Espao 5 d) - contornos (CFD-Post) ....... 122
Figura 4.99 - Valores obtidos para clculo da eficcia de ventilao do Espao 5 d)
(CFD-Post) ........................................................................................................ 122
Figura 4.100 - Concentrao de CO2no Espao 5 d) Inverno (CFD-Post) ........................... 123
Figura 4.101 Sala de desenho com conduta encostada parede (DesingModeler) ............. 123
Figura 4.102 Aspeto da malha do Espao 5 e) em corte (Meshing) ...................................... 124Figura 4.103 Anlise da qualidade da malha: Skewness(Meshing) ..................................... 124
Figura 4.104 - Grelha de insuflao 1 do Espao 5 e) (CFD-Post) .......................................... 125
Figura 4.105 - Grelha de insuflao 2 do Espao 5 e) (CFD-Post) .......................................... 126
Figura 4.106 - Valores obtidos para clculo da eficcia de ventilao Espao 5 e) (CFD-
Post) .................................................................................................................. 126
Figura 4.107 Velocidade do ar no plano do ocupante Espao 5 e) - contornos (CFD-
Post) .................................................................................................................. 127
Figura 4.108 - Concentrao de CO2no Espao 5 e) Vero (CFD-Post) ............................. 127
Figura 4.109 Velocidade do ar no plano da Gi1 do Espao 5 f) - contornos (CFD-Post) ...... 128
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Figura 4.110 Velocidade do ar no plano da Gi2 do Espao 5 f) - contornos (CFD-Post) .......128
Figura 4.111 - Valores obtidos para clculo da eficcia de ventilao do Espao 5 f)
Inverno (CFD-Post) ............................................................................................129
Figura 4.112 - Concentrao de CO2no Espao 5 f) Inverno (CFD-Post) .............................129
Figura 4.113 - Grelha de insuflao 1 do Espao 6 a) (CFD-Post) ...........................................131Figura 4.114 - Grelha de insuflao 2 do Espao 6 a) (CFD-Post) ...........................................132
Figura 4.115 - Valores obtidos para clculo da eficcia de ventilao do Espao 6 a)
(CFD-Post) .........................................................................................................132
Figura 4.116 Velocidade do ar no plano da Gi1 do Espao 6 a) - contornos (CFD-Post) ......133
Figura 4.117 Velocidade do ar no plano do ocupante do Espao 6 a) - contornos (CFD-
Post) ...................................................................................................................133
Figura 4.118 Concentrao de CO2no Espao 6 a) Vero (CFD-Post) .............................134
Figura 4.119 - Grelha de insuflao 1 do Espao 6 b) (CFD-Post) ...........................................135
Figura 4.120 - Grelha de insuflao 2 do Espao 6 b) (CFD-Post) ...........................................135
Figura 4.121 - Valores obtidos para clculo da eficcia de ventilao do Espao 6 b)
(CFD-Post) .........................................................................................................136
Figura 4.122 Velocidade do ar no plano do ocupante no Espao 6 b) - contornos (CFD-
Post) ...................................................................................................................136
Figura 4.123 Concentrao de CO2no Espao 6 b) - Inverno (CFD-Post) ............................137
Figura 5.1 Valor das cargas trmicas ao longo do ano base horria (DesignBuilder) ........140
Figura 5.2 Evoluo das temperaturas e da humidade relativa no interior do piso 3
(DesignBuilder) ..................................................................................................141
Figura 5.3 - Evoluo das temperaturas e da humidade relativa no piso 3, semana de 22
a 26 de Julho (DesignBuilder) ...........................................................................142
Figura 5.4 Renovao de ar novo e energia gasta com a introduo de ar no edifcio
(DesignBuilder) ..................................................................................................142
Figura 5.5 Ganhos internos e energia trmica gastos para colmatar necessidades
adicionais ou resultantes (DesignBuilder) .........................................................143
Figura 5.6 Balano trmico das superfcies do piso 3 (DesignBuilder) ..................................143
Figura 5.7 Consumo estimado anual com utilizao de bomba de calor convencional .........144
Figura 5.8 Configurao n 6 dos furos no programa EED ....................................................146Figura 5.9 Temperatura da gua nos furos 1 mtodo (EED) .............................................146
Figura 5.10 Evoluo da temperatura do fluido ao longo de 25 anos 1 mtodo (EED) .....147
Figura 5.11 Temperatura da gua nos furos 2 mtodo (EED) ...........................................148
Figura 5.12 Evoluo da temperatura do fluido ao longo de 25 anos 2 mtodo (EED) .....148
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Lista de Tabelas
Tabela 2.1 Valores do parmetro gmpara diferentes solos .....................................................13
Tabela 2.2 Caracterizao do ar interior segunda a EN 13779 ................................................23
Tabela 2.3 Caracterizao do ar exterior em funo da presena de elementos
indesejveis segundo a EN 13779 ...................................................................23
Tabela 2.4 Valores mximos de referncia, em edifcios de servios para os poluentes
a controlar no mbito do RSECE .........................................................................24
Tabela 2.5 Valores de ar novo (exterior) por ocupante, segundo a norma EN 13779 .............25
Tabela 2.6 Delimitao da zona ocupada de um espao climatizado ......................................26
Tabela 2.7 Valores tpicos para a eficcia de ventilao por tipo de difuso de ar ..................26
Tabela 3.1 Parmetros por defeito para aplicaes de CFD ....................................................45
Tabela 4.1 Parmetros de entrada da simulao do espao 1 a) ............................................67
Tabela 4.2 Parmetros de entrada da simulao do espao 1 c) em arrefecimento ...............73
Tabela 4.3 Parmetros de entrada da simulao do espao 1 c) em aquecimento ................73
Tabela 4.4 Parmetros de entrada da simulao do espao 2 a) situao base .....................78
Tabela 4.5 Parmetros de entrada da simulao do espao 2 b) em arrefecimento ...............79
Tabela 4.6 Parmetros de entrada da simulao do espao 2 b) em aquecimento ................80
Tabela 4.7 Parmetros de entrada da simulao do espao 2 c) ............................................82
Tabela 4.8 Parmetros de entrada da simulao do Espao 3 ................................................88
Tabela 4.9 Parmetros de entrada da simulao do Espao 4 a) variante 1 ...........................92
Tabela 4.10 Parmetros de entrada da simulao do espao 4 c) variante 2 .......................100
Tabela 4.11 Parmetros de entrada da simulao do espao 4 d) variante 2 .......................104
Tabela 4.12 Parmetros de entrada da simulao do espao 5 a) ........................................110
Tabela 4.13 Parmetros de entrada da simulao do espao 5 b) ........................................114
Tabela 4.14 Parmetros de entrada da simulao do espao 6 a) ........................................130
Tabela 4.15 Parmetros de entrada da simulao do espao 6 b) ........................................134
Tabela 5.1 Potncia de projeto, por modo de climatizao, das unidades terminais dos
espaos climatizados .........................................................................................144
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Siglas e Acrnimos
AdvanClim Sistema de climatizao proprietrio da Hemera Energy
AIVC Air Infiltration and Ventilation Centre
ANSYS Programa para aplicaes de engenharia
API American Petroleum Institute
AQS guas quentes sanitrias
ARH Centro Administrao da Regio Hdrica do Centro
ASHRAE American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning
Engineers
AVAC Aquecimento Ventilao e Ar Condicionado
BHE Borehole Heat Exchangers
BTES Boreholes Thermal Energy Storage
CAD Computer-Aided Design
CCDRC Comisso de Coordenao e Desenvolvimento Regional do Centro
CFD Computacional Fluid Dynamics
CFD-Post Ps processador grfico ANSYS
clo Valor da resistncia trmica do vesturio
CoP Coefficient of Performance
COV Compostos Orgnicos Volteis
CO2 Dixido de Carbono
CRE Contaminant Removal Efficiency
DesignBuilder Interface grfica do programa EnergyPlus
DesignModeler Programa de edio de geometrias (ANSYS)
DOE Department Of Energy
EED Earth Energy Designer
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EER Energy Efficiency Ratio
EnergyPlus Programa de simulao trmica de edifcios
EPBD Energy Performance of Buildings Directive
EU Unio Europeia
EUA Estados Unidos da Amrica
FL Fronteira livre
FLUENT Programa de clculo numrico
GROUNDHIT Ground Coupled Heat Pumps of High Technology
GROUND-REACH Projeto europeu financiado pela Intelligent Energy Europe
GSHP Ground Source Heat Pumps
IDA Indoor Air
ISO International Organization for Standardization
Meshing Programa de gerao da malha (ANSYS)
NZEB Net Zero Energy Buildings
OCDE Organizao de Cooperao e de Desenvolvimento Econmico
ODA Outdoor Air
OMS Organizao Mundial de Sade
O2 Oxignio
PEAD Polietileno de Alta Densidade
ppm, ppmv Partes por milho em volume
ppmm Partes por milho em massa
QAI Qualidade do Ar Interior
RCCTE Regulamento das Caractersticas de Comportamento Trmico dos
Edifcios
REHVA Federao Europeia das Associaes do Aquecimento Ventilao e Ar
Condicionado
RSECE Regulamento dos Sistemas Energticos de Climatizao em Edifcios
SI Sistema Internacional
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SIMPLEC Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations Consistent
WHO World Health Organization
Workbench Ambiente integrado de modelao geomtrica, gerao e anlise da
malha (ANSYS)
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Smbolos
Letras Romanas
rea de DuBois
AH Fator de correo da amplitude com base na profundidade
A0 rea efetiva de passagem do ar pela grelha ou difusor
rea ocupada do espao
C Concentrao mdia
Concentrao na extrao de ar
Concentrao interior
Concentrao do ar novo insuflado
Coa Concentrao do ar exterior
Cp Calor especfico
Constante de valor 1,42
Constante de valor 1,68 Termo da difuso cruzada
Energia
Eficincia de ventilao do espao (ASHRAE)
Eficcia de ventilao (ASHRAE)
Gerao de energia cintica turbulenta devido impulso
Gerao de energia cintica turbulenta devido aos gradientes da
velocidade mdia
Gerao de energia cintica turbulenta
gm Fator de correo relacionado com o material do solo
Gerao de
g Acelerao gravtica
h Profundidade (metros)
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I Tensor Unitrio
JH Hora para a qual se pretende calcular a temperatura do solo
Energia cintica turbulenta
Constante de proporcionalidade
l Altura
m Massa
Caudal mssico
M Metabolismo
MM Massa molar ou molecular
Taxa de ventilao pulmonar Caudal mssico do sistemaN Nmero de espcies
Nbh Nmero de furos geotrmicos
p Presso esttica
ppm Partes por milho
Pr Nmero de Prandtl
Quantidade mxima de pessoas esperada para um espao
Q Caudal volmico
Qbh Caudal volmico por furo
Potncia da unidade de produo de gua quente
Calor trocado por conveco exterior
Taxa de emisso de poluentes
Caudal de ar exterior
Calor que atravessa uma parede
Calor recebido devido radiao incidente (direta e difusa)
Caudal de ar insuflado
Potncia do sistema de climatizao
Caudal ventilado
Caudal de ar novo a insuflar
Caudal de ar novo por unidade de rea
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Re Nmero de Reynolds
Taxa lquida de produo da espcie i
Caudal de ar novo por pessoa
RQ Respiratory Quotient
Termo adicional na equao do modelo de turbulncia k-RNG
Taxa de criao da espcie i
, , , Fonte ou gerao de massa
t Tempo
Temperatura
Temperatura ambiente
Mdia anual da temperatura exterior
Temperatura de retorno
Temperatura do ar expirado
Tg Temperatura do solo
Temperatura sada
U coeficiente global de transferncia de calor
U0 Velocidade de descarga
V Volume
Caudal de ar novo a fornecer zona ocupada
Caudal efetivo de ar novo a introduzir no espao
VS Fator de correo de fase
Humidade absoluta ou especfica
Frao de ar exterior no ar insuflado
Percentagem de ar novo
y Vetor de sada das matrizes
Dissipao da espcie i
Dissipao de
Contribuio da variao da dilatao para a taxa de dissipao
global
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Dissipao de
Percentagem de ar novo insuflada na zona
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Letras gregas
Inverso do nmero de Prandtl efetivo para
Inverso do nmero de Prandtl efetivo para
Taxa de dissipao da energia cintica turbulenta
a Eficincia de renovao de ar
ap ndice local de renovao de ar
cp ndice de qualidade local do ar
Eficcia de ventilao
Frao de tempo em que o sistema est ligado
/, / Modelos de turbulncia
/RNG Modelo /(Re-Normalization Group Theory)
/Standard Modelo /de base
/SST Modelo /Shear-Stress Transport
/Standard Modelo /de base
Viscosidade dinmica
Viscosidade dinmica efetiva do fluido Viscosidade dinmica do fluido i Massa volmica
Tensor das foras de corte
Idade mdia do ar
Idade mdia local do ar Taxa especfica de dissipao da energia cintica turbulenta
Difusividade efetiva de
Difusividade efetiva de
Intervalo de tempo
Diferena da temperatura mdia mensal mais elevada para a
temperatura mdia mensal mais baixa
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Outros smbolos
{A}, {B}, {C}, {D} Coeficientes das matrizes
/ Derivada do vetor das variveis de estado em ordem ao tempo
Foras Externas Atuantes Sobre os Corpos Vetor velocidade[x] Vetor das variveis de estado
[u] Vetor das entradas das matrizes
Variao da massa volmica
Intervalo de tempo
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Captulo 1 - Introduo
No primeiro ponto deste captulo feita a descrio dos objetivos da tese e o seu
enquadramento prtico no mundo empresarial; no segundo ponto explicada a relevncia
desta para o autor, para quem a venha a ler com o intuito de poder aplicar os fundamentos e
metodologias aqui descritos ou para quem possa eventualmente beneficiar do trabalho e
aprendizagem conseguidos com a sua realizao; num terceiro ponto apresenta-se a
motivao do autor para a realizao do trabalho apresentado; por ltimo, no quarto ponto
apresenta-se a estrutura deste documento, cujo objetivo orientar o leitor diretamente para os
temas que lhe suscitem curiosidade, dada a natureza dos diferentes temas abordados. O ponto
4 deste captulo tem ainda como misso descrever o modo como os temas abordados se
articulam entre si e apresentar um resumo de cada um, em poucas linhas, para fcil perceo
da temtica pelo leitor.
Nota: Esta tese foi escrita em consonncia com o novo acordo ortogrfico da lngua
portuguesa.
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1.1. Objetivos
Esta tese divide-se em duas partes, a primeira delas com duas temticas e a segunda com
uma. A razo de ser desta estrutura deve-se ao facto de terem sido aproveitados os temas detrabalhos e estudos, realizados pelo autor no ltimo ano, com o propsito de apresentar uma
tese que til ao mercado empresarial, em particular s atividades de engenharia ligadas ao
sector imobilirio.
O primeiro objetivo dos trabalhos efetuados foi a simulao de cargas trmicas num edifcio
por forma a conhecer as necessidades trmicas deste, para dimensionar uma bomba de calor
geotrmica para o edifcio e as unidades terminais de climatizao adequadas aos espaos
simulados.
O segundo objetivo desta tese foi o estudo do escoamento de ar, neste caso o clculo da
eficcia de ventilao de espaos climatizados, que utilizem o sistema AdvanClim, uma
adaptao de um sistema de ventilao por deslocamento puro. Este sistema de ventilao por
deslocamento distingue-se da ventilao por deslocamento convencional por dois motivos. O
primeiro tem que ver com a insuflao de ar novo nos espaos; esta feita em altura a partir
de grelhas, tal como em qualquer sistema de ventilao por mistura ou ventilao cruzada. O
segundo aspeto diferenciador deste tipo de ventilao por deslocamento o fato de no existir
extrao de ar mecnica do ar dos espaos. Essa extrao feita por conveco natural,
sendo necessrio o edifcio estar (ou ser) preparado para tal arquitetonicamente; deve possuir
corredores ou ductos que favoream a deslocao do ar proveniente dos espaos climatizados
para o local do edifcio onde se cria o efeito chamin, que os conduzir para o exterior
(usualmente espaos amplos com p direito elevado). Foram estudados diferentes espaos e
variaes geomtricas destes para obteno do valor da eficcia de ventilao mais elevado.
Foi possvel realizar provas de fumo em instalaes j em operao, para obter valores tpicos
das velocidades e temperaturas do sistema AdvanClime que permitiram validar o modelo de
simulao.
A modelao desenvolvida nesta tese teve como propsito determinar a eficcia de
ventilao, a concentrao de poluentes, as linhas de corrente e a velocidade do ar em
espaos servidos pelo sistema AdvanClim(ventilao por deslocamento no convencional). Na
utilizao da tcnica dos gases traadores, o dixido de carbono um dos gases mais
utilizados, dadas as suas propriedades possvel provar a eficcia de ventilao para qualquer
poluente a partir deste. Sabe-se que a adequada diluio de um dos poluentes garante a
efetiva remoo de todos os outros nas mesmas propores. Por esse motivo e dado que a
anlise efetuada se centrou em edifcios onde a principal fonte de gerao de poluentes so os
seus ocupantes, foi dada especial ateno ao processo de libertao de CO2.
Considerou-se nos casos estudados que o ar exterior tem uma boa qualidade ODA 2 e
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pressups-se que qualquer sistema de insuflao de ar novo tem a adequada filtragem, pelo
que a presena de partculas no interior do espao no deve acontecer. ODAsignifica Outdoor
Aire a classe 2 a intermdia).
Apesar de se terem usado nas simulaes de ventilao dos espaos parmetros como a
temperatura radiante de superfcies e a temperatura do corpo dos ocupantes, este trabalho no
pretende demonstrar a existncia de conforto trmico para os ocupantes. Apesar disso, so
dadas algumas indicaes sobre a existncia ou no de conforto aparente, em alguns dos
casos estudados. A indicao de desconforto aparente pois dada diretamente a partir da
temperatura do ar e no reflete as sensaes provocadas pelas restantes temperaturas.
Face aos objetivos impostos para cada uma das componentes desta tese, a segunda parte
do trabalho desenvolvido teve um maior desenvolvimento, imposto para mais pela
complexidade do tema e dos muitos cenrios possveis num trabalho desse tipo.
1.2. Relevncia do estudo
Num cenrio onde a internacionalizao cada vez mais importante, existe uma grande
necessidade de criar normas que regulamentem os diversos sectores de atividade e que deem
garantias de equidade de produtos e servios criados, independentemente da localizao da
entidade ou instituio. As normas ISO (International Organization for Standardization)
cumprem um papel muito importante em diversas reas de atividade, contudo, em domnios
que dependem fortemente da economia mundial e onde o custo da tecnologia pode determinar
a soluo a implementar necessrio algo mais. A energia um desses domnios. A sua
utilizao no consensual nem to pouco fcil de gerir. Desde o primeiro choque petrolfero,
na dcada de 70, que se tenta encontrar a forma tima de gerir a disponibilidade de energia de
origem fssil no planeta, prolongando por um lado a sua existncia e ao mesmo tempo
tentando minimizar o impacto do seu consumo e explorao na natureza.
Os dois grandes responsveis pelo avano tecnolgico nesta rea so os Estados Unidos
da Amrica (EUA) e a Unio Europeia (EU), contribuindo de diversas formas para a atenuaode um problema de dimenso ainda desconhecida. Sendo Portugal um dos pases membros da
Unio Europeia tem vindo a adotar as sucessivas medidas na rea da energia, que pretendem
regular o modo como os pases membros olham para a questo da energia. Uma vez que os
edifcios na Europa so grandes consumidores de energia, importante desenvolver estudos
do tipo dos que aqui se apresentam. Mais importante ainda a implementao das solues
encontradas neste tipo de estudos pelos agentes que tm atuao direta no sector.
Dois dos documentos que maior impacto tm neste momento, no panorama energtico
nacional e europeu no mbito dos edifcios, so a Directiva 2009/28/CE e a Directiva2010/31/EU.
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A Directiva 2009/28/CE [1] promove a utilizao de energia proveniente de fontes
renovveis, impondo metas nacionais que garantam o cumprimento das quotas definidas para
o consumo de energia proveniente de fontes renovveis na comunidade europeia em 2020.
Esta diretiva reconhece o papel das regras e polticas aplicveis a novas edificaes e
remodelao das existentes, no que diz respeito a requisitos mnimos de consumo de energia e utilizao de energia de fontes renovveis. O anexo VII desta diretiva estabelece o mtodo
de Clculo da energia obtida a partir de bombas de calor que ir permitir contabilizar como
energia renovvel, parte da energia retirada do ar, da gua ou do solo para climatizao de
edifcios (o Anexo VII da diretiva encontra-se no Anexo I desta tese). Este mtodo carece da
definio das variveis em questo o que est previsto para 1 de Janeiro de 2013.
De acordo com a Directiva 2010/31/UE[2] (nova EPBD Energy Performance of Buildings
Directive), os edifcios na Europa representam 40% do consumo total de energia, continuando
este valor a crescer. Posto isto, necessrio atuar rapidamente, incentivando a utilizao de
energia de origem renovvel, minimizando o consumo de energia final e melhorando a
eficincia dos equipamentos; tudo para que os compromissos assumidos pela Unio Europeia
no mbito do protocolo de Quioto se venham a cumprir. Espera-se portanto com estas
medidas, que o sector dos edifcios ajude a reduzir a emisso de gases com efeito de estufa e
a cumprir o principal objetivo desta diretiva: a melhoria do desempenho energtico dos
edifcios. Esta diretiva ir: impor limites ao consumo energtico de edifcios novos e de
edifcios existentes aquando de uma grande reabilitao; definir requisitos mnimos para os
materiais e os sistemas mecnicos a utilizar neles; pretende aumentar o nmero de edifcios
com emisses quase nulas (NZEB net zero energy buildings); estabelecer definitivamente omercado de certificao energtica dos edifcios e das fraes autnomas e regularizar a
inspeo a caldeiras e sistemas de ar condicionado de todos os edifcios. Esta diretiva impor
limites mnimos mas pretende ser apenas o ponto de partida, deixando para cada estado
membro a definio das metas a atingir. A alterao da definio de grande edifcio e pequeno
edifcio, bem como aquilo que se entende como grande remodelao, pretende estender a
aplicao da diretiva a um maior nmero de edifcios. O mtodo de clculo da rentabilidade de
um sistema ou edifcios passa a ser mais abrangente, incluindo todos os benefcios e custos
relacionados com a energia. O limite de tempo para a reviso do desempenho energtico de
um edifcio ser de 5 anos, menos um que atualmente. Em fase de projeto so incentivados os
estudos de questes ambientais, tcnicas e econmicas de sistemas alternativos tais como as
energias renovveis, redes urbanas de distribuio de energia trmica, bombas de calor e
cogerao. Uma grande alterao em relao primeira verso da EPBD prende-se com os
edifcios NZEB sendo o objetivo: no final de 2020 todos os edifcios novos serem NZEB. O
sector pblico (estado) ter de atingir essa meta at ao final de 2018, para todos os novos
edifcios que ocupe, mesmo que alugados.
a partir destas duas diretivas europeias que surge a possibilidade de atuar ao nvel do
consumo de energia dos edifcios. O trabalho desenvolvido no mbito desta tese tem como
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objetivos: na primeira parte, verificar a quantidade de energia trmica necessria para
climatizar um edifcio e o nvel de satisfao dessas necessidades quando usada uma fonte de
energia renovvel disponvel no local; na segunda parte, avaliar o desempenho de um sistema
de ventilao por deslocamento no convencional, quanto sua capacidade de remoo de
poluentes dos espaos, desempenho esse determinado pela sua eficcia de ventilao. Amaximizao da eficcia de ventilao de um sistema tem o objetivo de reduzir o caudal de ar
novo regulamentar necessrio, poupando-se energia na sua movimentao.
Embora o RSECE (Regulamento dos Sistemas Energticos de Climatizao em Edifcios)
no anexo VII imponha caudais mnimos de ar novo nos espaos [3] e no esteja contemplado o
no cumprimento destes em determinadas condies, h muito que se vm a desenvolver
metodologias de controlo da qualidade do ar interior (QAI) que no penalizem o edifcio em
termos de consumo energtico associado ventilao. Os caudais impostos pelo regulamento
so deveras penalizadores em algumas tipologias; obrigando introduo de grandes caudais
de ar, para a ocupao mxima espectvel, o que no corresponde realidade na maior parte
do tempo em determinados espaos. De fato, essa obrigatoriedade deve-se necessidade de
garantir a remoo de poluentes gerados no interior dos edifcios, tendo como base a
concentrao mxima de CO2 admissvel. Sistemas como os apresentados em [4] permitem
regular a insuflao de ar novo nos edifcios, poupando energia pelo controlo do CO2, feito no
interior de um espao ou no ar de retorno. Sensores de presena podem ditar os intervalos de
tempo em que devem ser garantidas as condies de conforto e QAI, reduzindo ainda mais o
consumo de energia. Assim, o sistema de ventilao s funciona dentro destes intervalos, quer
seja em modo on/off ou em regime modulante com variao de velocidade dos motores.
Contudo os sistemas deste tipo so ainda pouco comuns em Portugal. Prev-se no entanto
que a nova legislao para edifcios venha a permitir medidas mais amigas do ambiente e
conducentes a consumos energticos menores, no mbito dos edifcios NZEB, desde que
devidamente comprovadas com estudos tcnicos detalhados. Mtodos de climatizao
alternativos como a ventilao natural ou a ventilao por deslocamento adaptado so pouco
controlveis, quando comparados com a ventilao mecnica. ento necessrio comprovar a
efetiva remoo de poluentes, destes mtodos, do interior dos espaos. Atualmente a nica
forma de reduzir a quantidade de ar novo insuflado num espao melhorando a eficcia deventilao de um sistema. Sempre que num sistema tenha uma eficcia de 100% no
necessrio introduzir caudal adicional para compensar a perda de eficcia, caso a eficcia seja
superior a 100% inclusive possvel reduzir o caudal nessa diferena. Para determinar a
eficcia de um sistema no convencional ou comprovar a capacidade de remoo de poluentes
pode-se recorrer modelao CFD, preferencialmente em fase de projeto j que ainda
possvel efetuar alteraes ao edifcio. A simulao de casos tpicos (geometria do espao,
caudal insuflado e poluentes provveis) permite utilizar posteriormente um determinado
sistema de forma controlada, sem necessidade de dispor de sistemas de monitorizao de
poluentes, que constituem um custo adicional e indesejado para os promotores imobilirios.
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1.3. Motivao
Poder-se- dizer que dois dos problemas que atualmente mais preocupam os engenheiros
so a energia e o ambiente. Em relao ao primeiro facilmente se percebe que o crescimento
das chamadas economias emergentes (nenhuma pertencente OCDE Organizao de
Cooperao e de Desenvolvimento Econmico), lideradas pela China e ndia, est a aumentar
a procura global de energia final [5]. Vivemos atualmente num cenrio onde o petrleo o
combustvel com maior peso no mix energtico mundial. Por outro lado o recente desastre
nuclear no Japo e o crescente aumento do consumo de carvo, no nos deixa otimistas
quanto preservao do meio ambiente, em relao qualidade do ar exterior e a doenas
relacionadas com estas atividades.
A conceo de instalaes AVAC (Aquecimento Ventilao e Ar Condicionado)requer por
parte dos engenheiros um cuidado especial com vista minimizao do seu impacto sobre os
ocupantes dos edifcios. Deve ainda haver especial cuidado na manuteno e operao destes
sistemas [6]. O RSECE [3] faz no Artigo 19 aluso exigncia de um plano de manuteno
preventiva, devidamente implementado por um tcnico responsvel pelo funcionamento da
instalao, para que esta possa operar nas devidas condies, ou seja, nas condies
semelhantes a uma instalao nova, que garanta conforto trmico, QAI e que seja
energeticamente eficiente.
A realizao de estudos e projetos na rea da engenharia um campo de aplicao de
conhecimentos interessante, contudo, a participao em projetos e estudos mais acadmicos e
com alguma visibilidade, em reas com grande potencial de desenvolvimento e com
particularidades de conceo sempre aliciante. A publicao de artigos cientficos tambm
uma forma de manter atualizados os conhecimentos tericos e o que de novo existe em termos
de tecnologia.
Assim, com grande prazer pessoal que se apresentam aqui dois produtos finais do
trabalho desenvolvido: No anexo II desta tese apresenta-se a folha de rosto de um artigo cientfico publicado no
Renewable Energy and Power Quality Journal, No.9, 12th May 2011 com o n 390,
realizado em conjunto com outros autores, para uma conferncia sobre energias
renovveis e qualidade da energia (INTERNATIONAL CONFERENCE ON RENEWABLE
ENERGIES AND POWER QUALITY (ICREPQ'11). Este era o resultado final do primeiro
e segundo temas aqui apresentados data da publicao e pode ser consultado online.
O anexo III desta tese um pequeno manual de utilizao da plataforma de programas
ANSYS 13 a que se chamou Tutorial ANSYS 13. Pretende permitir uma mais rpida
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inicializao de simulaes de espaos em edifcios de servios climatizados, com vista
determinao da eficcia de ventilao (utilizando o solver FLUENT) a quem j tem
alguns conhecimentos deste tipo de ferramentas.
1.4. Organizao da tese
O captulo 1 deste documento composto por 4 pontos. O primeiro ponto apresenta os
objetivos da tese, no segundo ponto explicada a relevncia desta, num terceiro ponto
apresenta-se o que levou o autor a realiz-la, o quarto ponto (este) apresenta a estrutura de
todo o documento.
Para perceber a estrutura dos captulos 2 a 6 necessrio explic-la. Optou-se por uma
apresentao encadeada dos temas em cada captulo, isto , em cada captulo existem 3
subcaptulos, correspondendo o nmero de subcaptulo sempre ao mesmo tema. Os nmeros
1 a 3 correspondem aos seguintes contedos:
1. Clculo de cargas trmicas;
2. Estudo geotrmico;
3. Estudo CFD(eficcia de ventilao).
Esta configurao foi a escolhida para facilitar a leitura desta tese. O leitor, conhecendo o
nmero correspondente ao tema de seu interesse, ir em cada captulo dirigir-se diretamente
ao subcaptulo que contm a informao pretendida.
O captulo 2 mostra a legislao aplicvel, os fundamentos tericos e a pesquisa efetuada
em cada uma das reas aqui tratadas. Em relao pesquisa pretende-se que a informao
aqui apresentada possa pr o leitor a par dos principais desenvolvimentos na respetiva rea.O captulo 3 tem como objetivo descrever algumas das caractersticas do software utilizado
em cada uma das componentes do trabalho e explicar as formulaes matemticas
subjacentes a mtodos de clculo, bem como as simplificaes assumidas.
O captulo 4 descreve detalhadamente os casos de estudo. Pretendeu-se apresentar todo
e qualquer elemento que tivesse influncia nos resultados, no se referindo portanto
parmetros que no sofram qualquer alterao em relao aos valores por defeito.
O captulo 5 apresenta de forma resumida mas clara, com recurso a tabelas e imagens os
resultados obtidos, por tipo de estudo.
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No captulo 6 apresentam-se as concluses finais do trabalho realizado.
No captulo 7 so descritas algumas melhorias possveis no estudo de casos semelhantes
e indicam-se alguns objetivos de prossecuo dos trabalhos nos temas apresentados, quer
para o autor quer para outros. Fazem-se ainda sugestes de atuao em futuros estudos
similares a estes.
Propositadamente no se fez uma concluso de cada captulo no final destes. Isto porque
atendendo estrutura da tese e ao contedo no pareceu adequado ou que isso trouxesse
alguma mais-valia leitura da tese. As concluses de cada um dos 3 casos estudados
encontram-se no captulo 6, no respetivo subcaptulo.
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Captulo 2 Reviso
bibliogrficaNeste captulo apresenta-se a reviso bibliogrfica efetuada ao longo deste trabalho. A
reviso bibliogrfica uma espcie de resumo da informao mais importante pesquisada ao
longo da tese. A informao presente neste captulo preencheu a necessidade de obter
respostas sobre os temas abordados, na tentativa de clarificar e fundamentar algumas opes
a tomar e permitir avanar rapidamente para caminhos que conduzissem aos resultados
desejados. Dada a complexidade subjacente aos temas tratados e a infinidade de opes
disponveis no software utilizado, no possvel explor-los at se ter um perfeito
conhecimento deles; h que procurar estudos j realizados na rea em questo e adapt-los
ao caso de estudo. Torna-se no entanto necessrio conhecer em pormenor a funcionalidade de
cada um dos parmetros e a sua aplicabilidade ao caso que temos em mos. Apenas se faz
referncia bibliografia mais importante no obstante de outra informao ter sido consultada.
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2.1. Simulao de cargas trmicas
A transposio da Directiva Comunitria 2002/91/CE aconteceu em 2006 e desde ento
que obrigatria a caraterizao do comportamento trmico dos edifcios, a verificao daqualidade do ar interior e a existncia de conforto trmico dos ocupantes.
Se para a verificao do RCCTE Regulamento das Caractersticas de Comportamento
Trmico dos Edifcios basta seguir as metodologias de clculo presentes no Decreto-Lei
n80/2006 [7], j o clculo dos requisitos referidos anteriormente, para edifcios abrangidos pelo
RSECE Regulamento dos Sistemas Energticos de Climatizao em Edifcios[3], tem de ser
feito com recurso a programas informticos de simulao multizona, acreditados pela norma
ASHRAE 140:2004[8].
O programa EnergyPlusdesenvolvido pelo DOE(Department of Energy)dos EUA cumpre
todas as imposies da norma ASHRAE 140:2004[8] e um dos programas acreditados para
a simulao energtica de edifcios de servios pelo SCE Sistema Nacional de Certificao
Energtica e da Qualidade do Ar Interior nos Edifcios(DL n78/2006) [9] [10].
O EnergyPlus um programa de anlise energtica e das cargas trmicas de edifcios,
capaz de verificar a energia primria necessria produo da energia trmica que satisfaa
as necessidades reais do edifcio e que garantam as condies de conforto impostas. O
programa permite efetuar vrios clculos por hora (sub-hourly time steps), respeita pois a
imposio de executar pelo menos um clculo por hora sugerido pela norma prEN 15251[11].Para efetuar os balanos de energia usa funes de transferncia de calor por conduo, que
permitem a simulao da energia radiante e fenmenos convectivos e utiliza um modelo
tridimensional de elementos finitos para clculo das trocas de calor com o solo.
Dada a dificuldade em utilizar o programa, quer a nvel da introduo de dados, quer a
nvel de leitura dos muitos ficheiros de resultados habitual usar-se um dos muitos interfaces
grficos existentes no mercado para o EnergyPlus. O interface grfico utilizado no estudo aqui
apresentado foi o DesignBuilder. Este programa inclui toda a base de dados de envidraados e
materiais de construo do EnergyPlus.
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2.2. Geotermia
Geotermia a designao atribuda a uma srie de cincias e tcnicas de estudo e
explorao do calor existente no centro do planeta: a energia geotrmica. A temperatura dosolo aumenta cerca de 33 C por cada quilmetro de profundidade, contudo, devido variao
da composio da crosta terrestre, por vezes possvel obter temperaturas elevadas a
profundidades bem menores. Qualquer temperatura existente no solo pode ser usada
diretamente como energia geotrmica. Habitualmente j existe no solo um fluido que permite a
troca de calor (lenis freticos ou infiltrao das chuvas) mas caso no exista possvel
injetar gua no solo (rochas quentes). Existem tambm afloraes naturais de gua quente,
principalmente em zonas vulcnicas, aproveitadas h largos sculos para fins termais [12] [13].
A energia geotrmica separa-se em energia de baixa entalpia e de alta entalpia consoanteo fluido esteja a menos ou a mais de 150 C respetivamente. Em Portugal apenas existe
energia geotrmica de baixa entalpia (abaixo dos 80 C) contudo existem j algumas
aplicaes diretas da energia geotrmica em climatizao de edifcios e no aquecimento de
piscinas e estufas [12]. A energia geotrmica uma forma de energia renovvel, disponvel em
todo o mundo e a qualquer momento (ao contrrio de outras formas de energia renovvel), til
e proveitosa em qualquer estao do ano [13].
O solo pode ser usado quer como fonte quer como vazadouro de calor. A maior ou menor
capacidade de absoro ou entrega de calor do solo depende das suas propriedades
(condutividade, composio, calor especfico e difusividade trmica). A difusividade trmica do
solo a razo entre a condutividade trmica e o produto do calor especfico e massa volmica.
Os furos no solo (BHE Borehole Heat Exchangers) podem ser verticais ou horizontais. Os
furos verticais representam 80% das aplicaes geotrmicas na Europa e neles podem ser
usados tubos concntricos (coaxiais) ou em U [13] [14].
Numa instalao do tipo BTES boreholes thermal energy storage[15], o armazenamento
de energia feito diretamente no solo, sendo este caracterizado pela existncia de camadas
rochosas ou por camadas slidas de terra. No existe portanto nenhum fluido natural presente,
o fluido de permuta de calor ir circular pelo interior de tubos ou no interior de furos.
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Figura 2.1 Circuito primrio de um sistema bomba de calor geotrmica, de anel fechado [15]
No aproveitamento da geotermia para climatizao deve ser conhecida a temperatura do
solo numa base horria [16]. A temperatura do solo varia ao longo do ano segundo uma funo
seno cuja evoluo depende da temperatura mdia do ar exterior e da profundidade (h). Com o
aumento da cota superfcie variam a amplitude e a fase da funo. A amplitude da funo
decresce com o aumento da profundidade e a inrcia do solo tanto maior quanto maior for a
profundidade, resultando num atraso do valor da temperatura deste em relao temperatura
do ar. A temperatura mdia do solo pode ser considerada igual mdia anual da temperatura
exterior, contudo, para um clculo mais rigoroso esta temperatura dever ser afetada por trs
parmetros: AH fator de correo da amplitude com base na profundidade; VS - fator decorreo de fase; gm fator de correo relacionado com o material do solo.
AH calculado da seguinte forma:
0,000. 0,0. 0,.
(Eq. 2.1)
VS calculado da seguinte forma:
. 0,0. 0,. ,0. 0,. 0,)
(Eq. 2.2)
h
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Figura 2.2 Variao da temperatura do solo ao longo do ano (a partir de [16])
O valor de gmdepende do material constituinte do solo e pode ser retirado da tabela 2.1.
Tabela 2.1 Valores do parmetro gmpara diferentes solos (a partir de [16])
Material do solo Condutividade
[W/m.K]
Massa volmica
[kg/m3]
Calor especfico
[J/kg.K]
Fator de correo
gm
Solo hmido 1,50 1400 1400 1,00
Areia seca 0,70 1500 920 0,90
Areia hmida 1,88 1500 1200 0,98
Argila hmida 1,45 1800 1340 1,04
Argila seca 2,90 1800 1590 1,05
A temperatura do solo (Tg) pode ento ser dada pela equao 2.3, onde a diferena
entre a temperatura mdia mensal mais elevada (a mdia do ms de Julho se este for o mais
quente) e a mdia mensal mais baixa (a mdia do ms de Janeiro se este for o mais frio),
a mdia anual da temperatura exterior e JH a hora para a qual se quer calcular a temperatura
do solo.
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= . . . . + 24,25 (Eq. 2.3)
As aplicaes geotrmicas para produo de energia trmica para climatizao podem ser
simples permutadores ou utilizar bombas de calor geotrmicas (GSHP ground source heatpumps). Um sistema bomba de calor geotrmica constitudo por 3 componentes principais
[17]: os furos geotrmicos (BHE) que tm tipicamente dimetros entre os 90 e os 150 mm [15]
e entre 30 a 200 metros de profundidade; a bomba de calor (GSHP) tipicamente gua-gua e o
sistema de distribuio de energia trmica.
Uma definio de bomba de calor pode ser a que se encontra na nova EPBD[2]:
Bomba de calor, uma mquina, um dispositivo ou uma instalao que transferem calor
dos elementos naturais circundantes, como o ar, a gua ou o solo, para os edifcios ou
processos industriais invertendo o fluxo de calor natural de forma a que este passe de uma
temperatura mais baixa para uma temperatura mais alta. No caso de bombas de calor
reversveis, a transferncia de calor pode fazer-se tambm do edifcio para os elementos
naturais circundantes.
Uma definio mais lata de bomba de calor poder ser a de um equipamento que transferecalor de uma fonte fria para um reservatrio a temperatura superior; pode no entanto ser
utilizada para transferir energia da fonte quente para a fonte fria, com melhor desempenho
neste caso. As bombas de calor tm vindo a ganhar espao nos edifcios de servios e nas
habitaes, no s para aquecimento e arrefecimento dos edifcios mas tambm para
produo de AQS (guas quentes sanitrias), aquecimento de piscinas e mesmo para
processos industriais. Encontram-se bombas de calor no mercado entre 1,75 kW e 44 MW,
capazes de fornecer fluidos a temperaturas superiores a 100C [14]. Para cada fonte de
energia deve ser usado um tipo de bomba de calor concebida para o efeito. As fontes podem
ser to variadas como o ar, gua subterrnea ou superfcie, a energia solar ou o solo. Uma
tipologia bastante interessante em termos de investimento inicial, facilidade de converso do
edifcio, custos de operao e controlo de temperaturas no espao so as bombas de calor
gua-gua ligadas a anis fechados de circulao de gua no solo (GSHP). O tipo mais
comum de bombas de calor geotrmicas o que usa o ciclo de compresso de vapor (figura
2.3). Este ciclo pode ter um s estgio, mais que um estgio, ser do tipo cascata ou compound.
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Figura 2.3 Esquema de princpio do funcionamento de uma bomba de calor por ciclo de
compresso de vapor [14]
A razo pela qual as GSHP tm uma eficincia energtica 30% superior melhor das
bombas de calor ar-gua deve-se ao facto de ser utilizada gua em vez de ar (esta tem um Cp
superior ao ar) e ao facto de estas no estarem sujeitas s temperatura extremamente
elevadas ou baixas como o caso da temperatura do ar exterior no vero e inverno
respetivamente. O material mais utilizado nos tubos de permuta de calor o PEAD polietileno
de alta densidadecom dimetros entre os 32 e os 40 mm. A vida til deste material neste tipo
de aplicao de 50 anos. Em muitos casos suficiente usar-se gua no interior dos tubos do
circuito primrio, contudo, em situaes em que pode ocorrer congelamento da gua adiciona-se-lhe um anticongelante como o etilenoglicol. Este tipo de GSHPchama-se Ground Coupled.
Nos casos em que o fluido frigorigneoa percorrer uma serpentina no solo estas so do tipo
expanso direta. A situao atual a da utilizao de compressores do tipo scroll e do
refrigerante R410A dadas as melhores propriedades trmicas e melhor comportamento em
sistemas reversveis [17].
Como auxiliar ao projeto de instalaes geotrmicas so atualmente efetuados testes de
resposta trmica do solo (thermal response tests). O mtodo Line Source Theory o mais
simples e rpido sendo o mais utilizado na Europa. Estes testes so elaborados in sito, com
recurso a equipamento porttil e tm como principal interesse a determinao da composio
do solo, a avaliao do desempenho dos diferentes tipos de permutadores existentes e as
caractersticas reais do solo, tais como a condutividade e a conveco existente em furos
permeveis gua ou na proximidade de lenis freticos [15].
Em [18] foi demonstrado o potencial de aplicabilidade das bombas de calor geotrmicas
(projeto europeu GROUNDHIT Ground Coupled Heat Pumps of High Technology). Esta forma
de troca de calor com o solo no tem virtualmente limite e beneficia da estabilidade quase total
da temperatura do solo ao longo do ano. Conseguem-se assim performances sazonais
indiscutivelmente mais apelativas que as dos sistemas bomba de calor tradicionais (a partir de
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fontes como o ar). O custo de perfurao do solo elevado sendo o principal entrave
utilizao deste tipo de sistema de climatizao. Foram efetuados testes de resposta trmica
do solo (thermal response tests) instalao, em modo de aquecimento, de acordo com o
mtodo Line Source Theory, com durao mnima de 30 horas. A curta durao de alguns dos
testes foi possvel devido rpida estabilizao das temperaturas ( 15 hora). O equipamentode produo de calor utilizado no era especfico para o efeito (conceo prpria) tendo sido
necessrias algumas adaptaes, at se conseguirem estabilizar a temperatura e o caudal de
gua. O CoP (Coefficient of Performance) mximo atingido foi de 6,05 com uma taxa de
produo de energia trmica em aquecimento de 12,11 kW. Os resultados demonstraram
qualitativamente que a configurao de permutadores em duplo U a que tem melhor
desempenho.
O projeto GROUND-REACH, financiado pela Intelligent Energy Europe e com o contrato n
EIE/05/105S12.420205 teve como propsito introduzir no mercado bombas de calor
geotrmicas de grande dimenso para ajudar a combater a emisso de gases com efeito de
estufa e dinamizar o mercado das GSHP. As caratersticas apontadas como vantagens deste
sistema eram a fiabilidade da tecnologia e o seu estado de maturao, a reduo de 25% a
75% dos custos de climatizao, a reduo das emisses de CO2, o aumento do conforto e
consequente valorizao do imvel, a promoo da sustentabilidade ambiental e a utilizao
racional de energia [17].
A norma EN 15450:2007pode ser utilizada como garantia do cumprimento dos requisitos
mnimos, no projeto de um sistema GSHP completo. No existe ainda nenhuma norma
europeia para a parte geotrmica propriamente dita do sistema, somente algumas
especificaes tcnicas nacionais nos pases mais desenvolvidos neste campo [13] [19]. A
norma EN 791:1996foi j adotada por todos os pases membros da UE mas destina-se apenas
a assegurar a segurana na perfurao do solo e no manuseamento da maquinaria utilizada
com esse propsito. Para geotermia a grandes profundidades deve ser consultada legislao
aplicvel atividade de prospeo de petrleo, nomeadamente a legislao americana ( API
American Petroleum Institute). No que respeita s bombas de calor o caso diferente, existe
todo um conjunto de normas aplicveis cobrindo todas as vertentes destes equipamentos.
As dificuldades de harmonizao da utilizao desta forma de energia renovvel devem-seao facto de o clima e s propriedades do solo variarem por toda a Europa. Dever-se- no futuro
caminhar para uma situao em que, seja possvel em qualquer parte da Europa, determinar a
melhor configurao do sistema, atendendo s caractersticas e propriedades dos furos, dos
materiais e dos tipos de bomba de calor utilizada. Em questes de licenciamento tambm
necessrio definir procedimentos que tornem clara a atuao de todos os intervenientes na
implementao de um sistema de climatizao deste tipo e que d garantias de qualidade ao
cliente, mediante a certificao do servio.
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2.3. Ventilao por deslocamento
2.3.1. Normas e procedimentos
O RSECE [3] refere no ponto 6 do 29 artigo que Os caudais de ar novo de renovao ()
referem-se a valores efectivamente introduzidos nos espaos ocupados, devendo o
dimensionamento dos sistemas ter em conta a eficincia til de ventilao introduzida. A
atuao sobre um sistema de ventilao, para que este tenha a eficincia mxima, levar a
poupanas energticas significativas (superiores a 20%), sendo no entanto necessrio garantir
que este continua a cumprir as exigncias de remoo de poluentes. Realizar testes de QAI
aps instalao do sistema pode revelar uma desadequao deste e tem normalmente custoselevados associados. O recurso a ferramentas de CFD, em fase de projeto, permite a
simulao de diferentes opes (estudos paramtricos) e a seleo da mais interessante, tanto
econmica como tecnicamente.
Procura-se detalhar aqui em particular, o mtodo de difuso de ar que consiste no
varrimento do espao, a ventilao por deslocamento, embora o sistema testado seja uma
variante deste. O sistema de climatizao AdvanClim propriedade da empresa Hemera
Energy e carateriza-se pela utilizao de uma cobertura solar para aquecimento de gua
(funcionamento equiparado a um coletor solar trmico aberto) e arrefecimento de gua(funcionamento equiparado a uma torre de arrefecimento). A insuflao de ar feita por
condutas mas no existe extrao mecnica. A ventilao deste sistema no por
deslocamento uma vez que o ar insuflado por cima, contudo o seu funcionamento estar
entre um sistema de ventilao por mistura e a ventilao por deslocamento.
Uma vez que a maior parte da nossa vida passada no interior de edifcios, surge a
necessidade de controlar a nossa exposio a poluentes existentes ou gerados no interior
destes. A medio da qualidade do ar interior (QAI) pode ser feita de duas formas [6]: atravs
da mdia num intervalo de tempo definido ou atravs da determinao do mximo instantneo.
A inalao a principal forma de contgio pelos poluentes gasosos presentes no ar sendo
que as consequncias desse contacto dependem do tipo de poluente, das caractersticas do
indivduo exposto e do tempo de exposio. Dado que a maioria dos poluentes presentes no
interior de um edifcio, so solveis no ar ou transportveis por este, o risco dos poluentes
chegarem aos pulmes real. H alguns anos a soluo era vedar completamente a entrada
de ar do exterior nos edifcios, contudo, uma vez que a maioria dos poluentes gasosos se
formam no interior destes, atualmente opta-se pelo mtodo de diluio de poluentes com
recurso ventilao (qualquer que seja o tipo). Os poluentes podem ser introduzidos no
edifcio por estarem presentes no ar exterior insuflado ou serem libertados no interior do
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edifcio pelos ocupantes, pelo mobilirio, pelos materiais de revestimento ou equipamentos
eletrnicos.
habitual verem-se na literatura valores bastante dspares para um mesmo parmetro de
avaliao da QAI. Tal acontece em virtude de a definio de um determinado parmetro variar
de um pas para outro, ou entre diferentes regies do globo [20].
O Manual REHVA sobre a eficcia de ventilao [21] expe as diferentes abordagens para
aferio da qualidade do ar interior e os diferentes conceitos. A REHVA a Federao
Europeia das Associaes do Aquecimento, Ventilao e Ar Condicionado (equivalente
ASHRAE American Society of Heat Refrigerating and Air-Conditioning Engineers). H uma
variao substancial de valores, resultante do significado dos conceitos das normas
americanas em relao s normas alems, dos pases nrdicos e da AIVC Air Infiltration and
Ventilation Centre. A idade mdia local do ar no mais que um dado estatstico, mas podeser entendida como a qualidade do ar num dado ponto [22]. Em espaos com ventilao pormistura (perfeita) este valor igual em todo o espao (valor mdio). Na extrao, a idade
mdia do ar igual constante de tempo (em horas) dada pelo quociente do volume doespao V, pelo caudal ventilado (equao 2.4).
= (Eq. 2.4)
Genericamente pretende-se com qualquer sistema de ventilao garantir concentraes
mdias constantes de poluentes no espao ao invs de limitar a concentrao a valores de
pico mximos. A avaliao da performance de um sistema de ventilao apenas pode ser feita
em condies estacionrias, desde que este garanta um valor constante durante todo o
perodo de ocupao do espao; isto deve-se no linearidade da resposta de um sistema a
variaes instantneas de gerao de poluentes ou alterao do caudal fornecido [22]. A
recolha de amostras de poluentes gasosos deve ser feita de duas a trs horas aps o incio da
ocupao, momento em que se espera que o sistema esteja a funcionar em regime
estacionrio (concentrao estabilizada) [23].
O tempo de renovao de ar num espao igual ao dobro da idade mdia do ar. Existem 4
parmetros principais para a quantificao da qualidade da ventilao; os chamados ndices de
avaliao da ventilao. Estes podem-se dividir em duas categorias [21]:
i) ndices que representam a capacidade do sistema em renovar o ar interior:
a) Eficincia de renovao de ar;
b) ndice local de renovao de ar.
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ii) ndices que representam a capacidade do sistema em remover contaminantes do ar:
a) Eficcia de remoo de contaminantes;
b) ndice de qualidade local do ar.
Na primeira categoria, a eficincia de renovao de ar (a) a razo entre a velocidade de
renovao de todo o ar de um espao e a taxa terica mxima, conseguida com uma
renovao de ar tipo tampo. Este parmetro varia entre 0% e 100%. O ndice local de
renovao de ar (ap) pode assumir valores pequenos ou grandes, dependendo da idade mdia
local do ar.
Na segunda categoria, a eficcia de remoo de contaminantes (CRE) a razo entre a
concentrao na extrao e a concentrao mdia no espao em regime estacionrio. Aparece
descrita em alguns estudos como eficcia de ventilao e pode ser o dobro da eficincia de
renovao de ar caso a gerao de poluentes seja uniforme. O ndice de quali