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Eficiência Energética no Edif´ıcio Engenharias I da Universidade de

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1. Figura 3 4 Audit rio imagem Philips 86 CAPITULO 3 ILUMINACAO 3 6 Sumario Este cap tulo pretendeu ser como j vem sendo regra no desenvolvimento de cap tulos anteriores orientador e que no fundo mostrasse da forma mais objetiva poss vel o essencial sobre a ilumina o A defini o o natural e o artificial as tecnologias e ainda outras no es que assumi como interessantes trazer a este palco A utiliza o de ilumina o natural nas nossas salas de aula oferece nos ambientes visuais muito agrad veis e estimulantes al m de nos permitir n veis muito adequados de ilumin ncias para o desenvolvimento das atividades visuais previstas o que consequentemente gera economia de energia el trica Apesar disso os projetos de ilumina o artificiais implementados na maioria das salas de aulas das escolas que conhe o que todos n s conhecemos n o consideram a presen a da luz natural Atuam de forma independente sua disponibilidade Num cap tulo especifico dedicado a uma futura implementa o de medidas no edif cio em estudo mais frente apresentarei uma solu o para aproveitamento de ilumina o natural assim como alternativas mais eficientes s l mpadas e balastros atualmente instalados O futuro da ilumina o passa a meu ver essencialmente pelo slogan a necessidade de bem se iluminar os nossos espa os sejam eles de trabalho de divers o e at mesmo os de descanso bvia
2. O Programa Renov veis na Hora neste caso vocacionado para projetos de Miniprodu o 5 2 PROPOSTAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA 169 Figura 5 18 Barramento MT no Figura 5 19 Contagem em MT posto de transforma o PT no PT tem previstas 9 solu es para liga o rede das UMNP Destas 9 existem duas vocacionadas para consumos em MT mas as contagens est o previstas do lado do secund rio o que n o o caso como facilmente se percebe pelas fotografias das figuras 5 18 e 5 19 Para se levar este projeto avante teriamos pelo menos duas solu es Ou realizar um especial pedido Certiel e ou DGEG expondo a arquitetura encontrada no campus da UTAD conciliando tamb m o facto de podermos estar na presen a de um eventual projeto de utilidade p blica ou ent o isolar o edif cio do engenharias I em termos el tricos alimenta o alterando a contagem tanto do consumo como da futura produ o para um secund rio em Baixa Tens o BT portanto do transformador existente Informa o Renov veis na Hora acedida em 18 de Maio de 2012 em http www renovaveisnahora pt web srm solucoes de ligacao1 170 CAP TULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLU O 5 3 Sum rio Das tr s grandes reas em que nos propusemos atuar a climatiza o a ilumina o e a energia considero que em todas podem ser realizados investimento com retornos interessantes ou seja de at 8 anos Para a climatiza o
3. partida colocam se os custos diretos envolvidos os de investimento nos equipamentos de transforma o e os custos de explora o compra do combust vel reas ou volumes para aprovisionamento meios de transporte etc os quais s o fortemente condicionados por raz es energ ticas 2 1 O AQUECIMENTO AMBIENTE 33 Depois v m os aspetos de natureza log stica as redes de distribui o de energia el trica existem hoje por todo o lado enquanto as de g s existem apenas nas grandes cidades em Portugal j que a realidade noutros pa ses pode ser outra Por esse motivo que em muitas casas se aquece a gua para os banhos em termoacumuladores el tricos e o ambiente durante o Inverno com convetores el tricos Nas sec es seguintes descrevem se as tecnologias mais usuais para aquecimento ambiente 2 1 1 Aquecimento com caldeira e radiadores Instala es que raramente ultrapassam valores de pot ncia de aquecimento situados entre 30 e 40 kW e que em geral constituem uma s denominada zona t rmica S o constitu das por uma caldeira um conjunto de unidades terminais quase sempre radiadores de pavimento uma rede de distribui o de gua um conjunto de acess rios indispens veis nos quais se inclui uma bomba de circula o e o controlo necess rio para que os diversos equipamentos funcionem regularmente e de modo seguro Caldeira Uma classifica o das caldeiras mais usadas nas pequenas instala
4. 4 1 5 Argumentos conhecidos Em Portugal a utiliza o de coletores solares j n o se encontra numa fase de arranque As condi es excecionais de disponibilidade do recurso energ tico e da tecnologia que apresenta o mesmo n vel de outros pa ses europeus tem vindo a convencer os Port ugueses Contudo verifica se que o mercado atual ainda pequeno e que as empresas que trabalham no sector s o de um modo geral pequenas e m dias companhias com capacidades financeiras limitadas Sente se ainda uma necessidade de forma o de pessoal especializado em quantidade e qualidade de modo a desenvolver este mercado O potencial contudo enorme Cada metro quadrado de superf cie de coletores solares que se instala contribui para a prote o do clima os propriet rios destes sistemas n o t m que esperar por decis es pol ticas ou mudan as globais Transmitem uma imagem positiva aos mais jovens os sistemas solares s o um sinal de um n vel de responsabilidade elevado uma consci ncia e empenho em rela o prote o ambiental Os propriet rios de sistemas solares tornam se menos dependentes do aumento dos pre os de energia os operadores de sistemas solares beneficiam de vantagens em taxas e financiamento 4 1 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES T RMICOS 95 do governo os sistemas solares t rmicos para abastecimento de gua quente s o tecnicamente desenvolvidos e tem um tempo de vida super
5. e gama de medida da vari vel o sensor dever apresentar uma gama que seja compat vel com a varia o esperada para as condi es ambientais da vari vel a controlar 60 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO e compatibilidade dos sinais o tipo de sinal de sa da do sensor dever ser compat vel com o do controlador Se o nao for dever usar se um circuito de acondicionamento que o tome adequado entrada do controlador e repetibilidade o sensor dever sempre apresentar a mesma resposta para as mesmas condi es constantes no tempo e tempo de resposta este par metro fun o do ambiente controlado Em instala es de climatiza o os tempos de resposta s o geralmente longos em virtude de haver quase sempre uma composi o de muitos sistemas Da que o sistema total responda lentamente a uma a o de controlo Portanto em certos casos uma resposta r pida n o desej vel j que at pode causar instabilidade ao controlo devido ao aparecimento de oscila es na resposta do atuador 2 4 2 Controladores H na pr tica diversos tipos de controladores diferentes pelo tipo de energia auxiliar que usam e tamb m pela forma como recebem e enviam os sinais de controlo pneum ticos el tricos eletr nicos digitais h bridos 2 4 CONTROLO PARA SISTEMAS HVAC 61 2 4 3 Atuadores Os atuadores podem ser classificados quanto energia utilizada em mec nicos pneum ticos e
6. es de aquecimento pode ser feita segundo o combust vel utilizado caldeira para combust veis s lidos lenha ou carv o caldeira para combust veis l quidos gas leo nas pequenas instala es caldeira para combust veis gasosos g s natural propano ou butano caldeiras a energia el trica 34 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO Caldeiras de combust vel s lido Nas instala es de aquecimento dom stico as caldeiras de combust vel s lido s o exclusivamente de alimenta o manual Por essa raz o deve instalar se o primeiro radiador perto da caldeira para que durante uma falha de corrente n o ocorra uma eleva o de temperatura e de press o que destrua a instala o e coloque em perigo as pessoas Esse radiador dever ser de dimens es adequadas para que com facilidade dissipe por circula o natural o calor gerado na caldeira instala o de dep sitos de expans o abertos figura 2 1 outra t cnica correntemente usada mais adequados para absorver grandes varia es de volume de gua resultantes do aumento de temperatura Figura 2 1 Instala o em vaso aberto imagem Caleffi Uma anomalia de funcionamento como a que acima se fez refer ncia pode conduzir inclusivamente vaporiza o da gua na caldeira se n o houver capacidade para rejeitar o calor nos radiadores Nessas condi es os dep sitos de expans o fechados manifestam se ine
7. Portugal 44 446644445 8 cadru eee ee ee 102 Sistema fotovoltaico com liga o a rede central fotovoltaica H rcules 34 Julho 2000 sessssrhsagesgada sina pads 103 A autocondu o numa rede cristalina de sil cio 2 2 104 JC solar eristalina ssa bG deena a aa a Ge Be awe oes 106 As camadas de uma c lula amorfa 2 a 114 As camadas de uma c lula CIS 2 2000 4 116 As camadas de uma c lula CDTE 117 As camadas de uma c lula HCI 08 118 Linstra o tipica d umia UMP ss ves 2 242 44 PAR ERE EDS 122 Inversor SMA SB 3800 V 2 2 2 2 0 eee eee eee 136 Pormboa POF ceses ae ee ee 137 Gr fico de UMP com orienta o fixa em Mangualde 139 Gr fico de UMP com orienta o seguidor em Viseu 140 llustracao tipica de uma UMNP coo soea aesa nho a ai 142 Uma das tr s caldeiras que fazem parte da central t rmica 146 Uma das unidades de tratamento de ar UTA localizada no edif cio do Engenharias L eces cerie ew doui mea eat aa ed a ee a ES 147 ODOR ec kn oe ea ee oe ke de ea ae a a Bake eS od 148 Pormenor da cobertura norte 0 000 eae 149 Pormenor de climatiza o na TL10 22 csa cacca 68044086 150 Pormenor lateral de uma UTA aaa aaa aa 151 Cronotermostato Digital se ss e s morae gis mane OS ee REDRESS 152 5 8 5 9 5 10 5 11 5 12 5 13 5 14 5 15 5 16 5 17 5 18 5 19 6 1 Hall de entrada do edif
8. Rendimento global anual do sistema 45 Produtividade 636 kWh m2 colector Optimiza o sob crit rios energ ticos constrangimentos Optimizar aumentar a frac o solar co 1 m dulo 2 26 m reduzir o fornecimento de energia de apoio Inclina o 35 optimizar a orienta o dos colectores IV manter o azimute Azimute Sul Armazenamento de 300 Figura 5 17 SolTerm simula o do sistema solar t rmico Pormenor da an lise energ tica visitei alguns espa os importantes no que entrada e distribui o de energia el trica na UTAD diz respeito Visitei a cabine onde os 30KV d o entrada no campus e seguidamente visitei o espa o onde podemos encontrar a cela do transformador do edif cio do Engenharias I na cave deste espa o com uma pot ncia de 830 KW Poderiamos por isso cair num escal o III de Miniprodu o ou seja numa pot ncia nominal de central fotovoltaica de at 250 KW Mas isso implicaria a instala o de cerca de 1174 m dulos fotovoltaicos com uma rea onde imagino apenas albergar cerca de 140 m dulos O primeiro motivo n o inviabiliza o investimento pois poder amos optar sempre por uma central de pot ncia inferior talvez mesmo uma de escal o I at 20KW Mas um segundo grande motivo vai conseguir inviabilizar o projeto de Miniprodu o na ECT UTAD Tem a ver com a maneira como a leitura realizada figuras 5 18 e 5 19 atualmente em M dia Tens o MT
9. artificial as escolhas dos componentes de controlo da ilumina o verifica o da 3 5 ATIVIDADES VISUAIS NAS SALAS DE AULA 83 pot ncia instalada pelo tempo de funcionamento Finalmente os tipos de l mpadas e lumin rias A partir de crit rios visuais pr estabelecidos pelo parque escolar pode se tra ar objetivos Estes devem se assumir como as bases para a obten o de um ambiente adequado ao conforto visual para tornar o interior num lugar agrad vel din mico fator de est mulo para os nossos sentidos adequado s necessidades dos utilizadores e das atividades que desenvolver flex vel em fun o da adapta o e da multiplicidade de atividades ou mudan as de tarefas no tempo Finalmente o consumo de energia el trica e a sua t o premente minimiza o Os edif cios escolares exigem caracter sticas espec ficas de ilumina o de acordo com a fun o de seus ambientes interiores e atividades visuais neles desenvolvidas Apesar das atividades visuais a desenvolver se nas salas de aulas serem bastante diversificadas existem n veis de ilumin ncia m nimos Fato que merece uma pesquisa mais detalhada sobre a interdisciplinaridade das atividades visuais executadas numa sala de aula A leitura por exemplo e como j referido pode ser realizada em diferentes planos al m de ocorrer simultaneamente com outras atividades tamb m importantes como a aten o a um orador a leitura do que se apresenta num quadro
10. o diversifica o do acesso s formas de energia dispon veis no mercado promo o da melhoria da efici ncia energ tica dando particular aten o s oportunidades e meios de otimiza o da efici ncia do lado da procura promo o da valoriza o das energias end genas nomeadamente a h drica a e lica a biomassa a solar t rmica e fotovoltaica e a energia das ondas O Programa E4 re ne um conjunto de medidas para melhorar a efici ncia energ tica e o aproveitamento das energias renov veis em Portugal Destacam se medidas de incentivo financeiro efici ncia energ tica e s energias end genas no mbito do Programa Operacional de Economia POE atualmente designado por PRIME Programa de Incentivos Moderniza o da Economia Para potenciar o aumento da contribui o da energia solar para o aquecimento de gua foi lan ada a Iniciativa P blica AQSpP Programa gua Quente Solar promovida pela Dire o Geral de Energia e Geologia DGEG e com o apoio de v rias entidades Este programa lan ado em 2001 visa promover o recurso a coletores 20 CAP TULO 1 INTRODU O solares para aquecimento de gua quer nos sectores residencial e servi os quer na ind stria O objetivo instalar 1 000 000 m de coletores at 2010 evitando 1 de emiss es de GEE Em 2009 a ADENE lan a a medida solar t rmica 2009 visando a efici ncia energ tica essencialmente o solar t rmico Em 2001 foi lan ado
11. a efici ncia do inversor alta para cargas elevadas O inversor suporta sobrecargas de 20 ou mais 128 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA O inversor encontra se pot ncia m xima em pouqu ssimos momentos De acordo com o que foi descrito at ao momento poderemos escolher um inversor com as seguintes caracter sticas Tabela 4 8 Caracter sticas do inversor Electronic Solar Switch desliga quando n o existe tens o na rede de distribui o Efici ncia 95 6 isto tem 4 4 perdas na pot ncia m xima 220 V a 240 V par metro que dever ser alterado caso a tens o varie 10 de 230 V 50 Hz 4 5 Hz 3680 W maximo permitido pelo decreto lei Dete o autom tica da presen a de tens o na rede desliga quando nao existe tens o na rede 5 N mero m ximo de m dulos por fileira O n mero de m dulos que o sistema fotovoltaico ter ser fixado pelo valor da tens o m xima do sistema isto pelo valor da tens o DC m xima permitida para interligar os m dulos fotovoltaicos em s rie e tamb m peio valor da tens o m xima entrada do inversor Caso haja uma falha de tens o na rede o inversor dispara e se estivermos perante um dia com valores de temperatura muito baixos a tens o em circuito aberto UOC nos m dulos fotovoltaico pode transformar se num valor alto na eventualidade de 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 129 haver um dis
12. gios carregadores de pilhas lanternas e at r dios Na pr tica os sistemas isolados necessitam de acumular energia para compensar as diferen as existentes no tempo entre a produ o de energia e a sua procura As baterias recarreg veis s o consideradas muito apropriadas como acumuladores de energia Em geral a utiliza o de acumuladores obriga a que se torne indispens vel a utiliza o de um regulador de carga adequado que fa a a gest o do processo de carga por forma a proteger e garantir uma elevada fiabilidade e um maior tempo de vida til desses acumuladores Assim sendo um sistema isolado t pico prev os seguintes componentes m dulo s fotovoltaico s regulador de carga bateria s Estes e outros componentes ser o tratados de uma forma mais aprofundada mais tarde 100 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA placas solares regulador P Consumo 12V corrente continua de carga Consumo 110 220V corrente alternada o ju banco de m Aa baterias e Figura 4 6 Esquema de principio de um sistema fotovoltaico isolado imagem Heliodin mica 4 2 2 Sistema ligado a uma rede p blica Na Alemanha de Angela Merkl os sistemas fotovoltaicos ligados a uma rede p blica foram instalados na sua maioria ap s a abertura de programas que previram subs dios governamentais nomeadamente o 1000 telhados que ocorreu entre os anos de 1991 e 1995 Uma evolu o des
13. nio Diferentes das incandescentes comuns pela introdu o de gases hal genos que se combinam com as part culas soltas do filamento devido ao aquecimento S o mais eficientes que as incandescentes convencionais possuem um tamanho reduzido do volume em v cuo pois a sua temperatura de funcionamento mais elevada Produz uma ilumina o branca e brilhante de grande intensidade e at quatro vezes mais dur vel que a tradicional incandescente A l mpadas de descarga constituem um grupo bastante vasto e diferenciado A luz produzida pela excita o de um g s dentro do tubo de descarga Todos estes tipos de l mpadas requerem um mecanismo de controlo atrav s do reator da l mpada As mais conhecidas s o as l mpadas fluorescentes tubulares cl ssicas para uma ilumina o econ mica foram evoluindo com os anos possibilitando melhores ndices de reprodu o de cor tabela 3 2 Por serem mais econ micas foram utilizadas em larga escala ao longo dos anos nos edif cios escolares e n o s As antigas fluorescentes as T12 a partir da d cada de 80 evolu ram para as T10 mais finas De seguida surgiram as modernas fluorescentes tubulares T8 e hoje comercializada as tubulares T5 ainda mais finas que as T8 informa o Osram As fluorescentes compactas CFL s o atualmente j muito populares tabela 3 2 Podem reduzir em at 80 o consumo em rela o tecnologia de incandesc ncia al m de possu re
14. o inicial deste documento mas como julgo enriquec lo enumerarei alguns Como exemplo de sistemas passivos de climatiza o e tendo por base a fonte de energia Sol temos os diretos ou seja qualquer parede ou janela orientada a Sul no hemisf rio Norte banhada pela fonte Sol Em todos os sistemas de ganho direto as considera es mais importantes com respeito aos ganhos solares s o as dimens es e a localiza o dos envidra ados Qualquer janela com vidro transparente orientada a Sul ou com pequenos desvios a Este ou a Oeste que comunique diretamente com um espa o habitado constitui um captador solar Nos sistemas de ganho indireto a radia o solar incide sobre uma massa t rmica colocada entre o Sol e o espa o a aquecer A radia o absorvida pela massa transforma se em energia t rmica que transferida para o interior do edif cio J que o espa o a climatizar n o recebe diretamente a radia o solar os sistemas de ganho indireto oferecem mais possibilidade de controlo das oscila es de temperatura evitando sobreaquecimentos Os tr s sistemas base de ganho indireto s o as paredes acumuladoras paredes de Trombe as paredes e coberturas de gua e o ganho 1 8 FONTES DE ENERGIA RENOVAVEL 27 separado A diferen a principal entre os tr s sistemas a localiza o da massa t rmica no primeiro caso na superficie lateral no segundo caso na cobertura e no ultimo caso encontra se por baixo do espaco a
15. o per odo de retorno n o de f cil apresenta o Contudo com a instala o de um simples Cronotermostato Digital por espa o iremos possibilitar que no caso de UTA s dedicadas e ap s termos o espa o satisfeito a UTA se desligue e a gua quente ou fria que vem da respetiva fonte n o entre neste equipamento e possa assim n o arrefecer nele voltando para tr s N o esquecer que a v lvula de tr s vias tamb m controlada pelo mesmo equipamento ou seja pelo Cronotermostato Para a ilumina o e com a apresenta o de essencialmente duas solu es foi poss vel desenvolver propostas muito vi veis todas com per odos de retorno inferiores a 8 anos o que comercialmente se consideram aceit veis Debrucemo nos nas tabelas resumo Solu o I Na tabela 5 1 encontra se resumida a primeira solu o para a ilumina o Tabela 5 1 Resumo ilumina o solu o SA 309 263 18 81 322 62 11 071 47 23005 40000 57 51 G f 180 8760 131 59 23 686 20 9 018 00 23009 40000 57 52 8760 269 60 2 696 00 774 40 30497 40000 76 24 263 18 32 897 50 4 478 75 23005 40000 57 51 sc SA nas tabelas 5 1 e 5 2 acr nimo de Sala de Aula GB de Gabinete CR de 5 3 SUMARIO 171 Corredor Esc de escadaria UI de Unidades a Instalar UAP de Utiliza o Anual Prevista em horas IPU de Investimento Previsto Unit rio IPT de Investimento Previst
16. o ret culo cristalino propositadamente contaminado com os chamados tomos impuros Estes tomos possuem um eletr o a mais no caso do f sforo ou um eletr o a menos no caso do boro do que o sil cio na camada externa de val ncia Por este motivo os tomos impuros causam defeitos no interior do ret culo cristalino 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 105 Se a ele for adicionado f sforo impureza do tipo n fica um eletr o a mais por cada tomo de f sforo introduzido Este eletr o pode mover se livremente dentro do cristal e por isso transportar carga el trica Com o boro impureza do tipo p fica uma lacuna por cada tomo de boro introduzido Os eletr es dos tomos vizinhos de sil cio podem preencher este buraco resultando na produ o de uma nova lacuna noutro lugar O mecanismo condutor que resulta da presen a dos tomos impuros chamado de condu o extr nseca Contudo se virmos individualmente o material de impureza do tipo p ou n as cargas livres n o t m uma dire o definida durante o seu movimento Se juntarmos as camadas dos semicondutores n e p impuros produziremos uma regi o de transi o tipo pn Isto leva difus o de eletr es a mais do semicondutor n para o semicondutor p nessa jun o Cria se assim uma nova rea com poucos portadores de carga designada por barreira de potencial Na rea do tipo n da regi o de transi o os tomos dopantes positivos s o r
17. sticas da envolvente e Caracter sticas funcionais utiliza o dos edif cios e gest o da energia O controlo do ambiente interior condicionado pelo ambiente exterior e por isso fundamental ter o perfeito conhecimento das caracter sticas do clima dos locais onde v o ser implantadas as constru es Nos pa ses de clima temperado o ver o e o inverno s o as esta es que condicionam o desempenho t rmico dos edif cios e os par metros clim ticos mais influentes nesse desempenho s o a temperatura do ar a radia o solar o regime e as caracter sticas do vento e a humidade do ar A radia o solar e a sua contribui o para a satisfa o das exig ncias de inverno com a possibilidade de obten o de ganhos solares gratuitos tem vindo ultimamente a merecer uma crescente aten o da parte dos projetistas Existem atualmente dados sobre a radia o solar incidente em superf cies horizontais e verticais para v rias zonas do Pa s e sua varia o ao longo do ano estando prevista a considera o da energia por ela obtida no RCCTE Sao de extrema import ncia o regime e as caracter sticas do vento ben fico no ver o ao possibilitar a ventila o natural mas prejudicial no inverno acelerando principalmente as perdas t rmicas devidas a infiltra es de ar pelas caixilharias e a influ ncia da humidade relativa do ar em especial no inverno devendo ter se aten o para evitar os fen menos de condensa e
18. xima que encontrei foi da gama LUMILUX ENERGY SAVER modelo L 16W 840 ES S o l mpadas tipo T8 26mm com 16 W de pot ncia 590mm de comprimento e com 1300 Lumen Cada l mpada tem um custo de 11 06 IVA Nesta segunda alternativa para cada lumin ria teria que se investir em quatro l mpadas e num balastro pelo que o valor final seria de 11 06 x 4 29 ou seja 73 24 IVA O nosso consumo anual como j descrito de 981 12 KWh ano a alternativa consumir neste caso 560 64 KWh ano Temos logo aqui uma redu o de 54 66 por lumin ria e por ano Antes do ano e meio de funcionamento 11738 horas recuperamos o investimento se pensarmos apenas na troca do equipamento A vida de utiliza o prevista de 20000 horas Apresento seguidamente informa o resumo com valores estimativos do investimento envolvido para os espa os escadarias Para a solu o I lumin rias com custo unit rio de 269 60 IVA Considerando 10 lumin rias obtendo um custo total de 2 696 00 IVA Para a solu o II lumin rias com custo unit rio de 73 24 IVA Considerando lo lumin rias obtendo um custo total de 732 40 IVA 166 CAP TULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLU O 5 2 3 Energia solar t rmica e fotovoltaica Produ o de AQS no bar No dimensionamento de um sistema solar t rmico que venha a servir de base no aquecimento das AQS neste caso para o espa o do bar do edif cio em estu
19. 14 No caso da corrente para uma fileira ser de 4 9 A e para 2 fileiras em s rie sera 2x4 9 9 84 gt 5 IDCmaz 20A gt 9 8A 4 15 Visto que o valor da corrente gerada fica aqu m do valor nominal de corrente de entrada do inversor poder se adotar esta configura o Conclus o Esta configura o cumpre os requisitos de tens o e de corrente logo s o solu es admiss veis De referir que quantos mais m dulos houver por fileira maior ser o valor da tens o Isto significa menores perdas de tens o nas cablagens raz o pela qual se dever optar pela configura o 2 x 10 A instala o a executar dever assim ter as seguintes caracter sticas 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 133 Tabela 4 9 Algumas caracter sticas do gerador fotovoltaico Configura o 2 fileiras com 10 m dulos cada Pgerador m x 4200 Wp 20 TER Na instala o podem ser tomadas as seguintes op es coloca o de um diodo de bypass em cada m dulo fotovoltaico na caixa de liga es coloca o de d odos de fileira isto um por cada fileira Como foi referido atr s a inclina o dos pain is fotovoltaicos depende da latitude e da zona onde estes ir o ser instalados No caso de n o haver dados suficientes para esse c lculo podemos considerar a latitude do local como o ngulo de inclina o dos pain is fotovoltaico Este valor de latitude pode ser obtido da seguinte forma Util
20. A meio do caminho est a informa o que apesar de n o ser bvia pode ser procurada e implementada na rotina de uma pessoa empenhada os consumos dos electrodom sticos os novos carros h bridos os planos bi hor rios da electricidade e muitos mais com certeza que eu como leiga ainda n o descobri Espero que este testemunho assim muito espont neo te sirva para alguma coisa de til Boa sorte com a tese A amiga M nica Marques Investigadora na Universidade do Porto para as reas da Gen tica e Biotecnologia em 6 de Outubro responde Posso dizer que nunca pensei em efici ncia energ tica com estes mesmos termos mas penso nela de outra forma no meu dia a dia um dado adquirido que consumimos mais deste planeta do que ele capaz oferecer pondo em causa a sustentabilidade e ainda temos o agravante que brevemente seremos 7 mil milh es de consumidores Primeiro eu penso que a distribui o energ tica n o equitativa n o permitindo que pa ses com uma popula o crescente se desenvolvam hemisf rios sul Assim sem quaisquer tipos de condi es n o poss vel passar a mensagem de sustentabilidade quando apenas estes pais querem sobreviver Portanto acho que existe um monop lio da distribui o energ tica no mundo Acho que os pa ses desenvolvidos hemisf rio norte desperdi am imensa energia em coisas desnecess rias quando essa energia podia ser canalizada para pa ses em desenvolvime
21. CAP TULO 1 INTRODU O centralizada ou descentralizada ou qual a tecnologia renov vel que se impor no futuro Todas as solu es e todos os tipos de energias renov veis devem ser considerados como interdependentes numa perspetiva de diversifica o do aprovisionamento energ tico da mitiga o das altera es climat ricas e do desenvolvimento sustent vel Castro 2011 A integra o de energias renov veis nos edif cios um dos desafios do s culo nesta mat ria Um edif cio eficiente permite a incorpora o de um sistema que capte a energia e a transforme numa fonte de energia que seja til no seu interior A integra o dos sistemas de energias renov veis em edif cios por si s uma garantia de um edif cio energeticamente eficiente A utiliza o das energias renov veis como por exemplo a solar atrav s de pain is solares t rmicos ou fotovoltaicos para a produ o de calor ou de energia el trica uma solu o para a qual Portugal pode e est a dar cartas Disp e deste recurso em grande abund ncia Comparando a disponibilidade de horas de Sol por ano com outros pa ses da Uni o Europeia como por exemplo a Alemanha Portugal est em muito boa posi o No entanto estes devem ser tidos como complementos arquitetura dos edif cios que n o devem descurar o aproveitamento de estrat gias de design passivo como o uso da orienta o solar da ventila o natural da in rcia t rmica e do somb
22. Devido ao limite do stock este processo vai inevitavelmente levar nos a um beco sem sa da Uma abordagem a esta problem tica pelo aumento da efici ncia energ tica da racionaliza o na utiliza o da energia e na utiliza o de fontes de energia renov veis como o sol o vento e a gua O Sol disponibiliza por ano m ltiplos da energia consumida pelo mundo um m ltiplo de todas as reservas de combust veis f sseis conhecidas 1 5 x 1018 kWh ano ou seja 1500 milh es de bili es de kWh ano Dez mil vezes maior do que o necess rio neste momento Para al m disso a radia o proveniente do Sol tem ainda 5 bili es de anos de vida 4 1 4 Mudan as clim ticas A utiliza o crescente de recursos energ ticos nomeadamente os de origem f ssil apresenta impactos no clima e no meio ambiente Sofre se mudan as e preju zos 94 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA irreversiveis que aumentam com uma utilizagao desmedida Este problema deve se emiss o de subst ncias perigosas tais como o di xido de enxofre mon xido de nitrog nio e di xido de carbono O di xido de enxofre e o mon xido de nitrog nio s o subst ncias que contribuem para o aparecimento de chuvas cidas enquanto o di xido de carbono contribui para o aumento do efeito de estufa que respons vel pelo aquecimento da atmosfera terrestre Neste momento a concentra o de CO na atmosfera aumenta a taxas cada vez mais elevadas
23. Efetuando a distribui o dos m dulos segundo a largura tem se 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 127 Ltelhado Lm dulo 4 0 m 0 79 m 5 06 m 5 m dulos Ctelhado Cm dulo 7 0 m 1 584 m 4 42 m 4 m dulos Pelo que atrav s desta configura o 5 x 4 20 menor que 23 09 Caso o valor fosse superior quantidade de m dulos calculada poder se ia efetuar uma distribui o dos m dulos segundo o comprimento Assim Ltelhado Cm dulo 4 0 m 1 584 m 2 53 m 3 m dulos Ctelhado Lm dulo 7 0 m 0 79 m 8 86 m 9 m dulos Com esta configura o temos 3 x 9 27 maior que 23 09 esta configura o n o aceit vel 4 Escolha do inversor Aqui deveremos optar apenas por utilizar um inversor Quando estamos perante pot ncias mais elevadas usual utilizarem se v rios inversores fazendo com que a soma da sua pot ncia perfa a a pot ncia total da instala o A converg ncia da pot ncia numa s unidade provoca uma redu o da efici ncia no inversor pelo facto de este se encontrar a trabalhar com um baixo valor de carga na maior parte do tempo Vamos ent o determinar a pot ncia do inversor Este valor dever estar compreendido entre 0 7 x Pgerador menor que Pinv DC m x menor que 1 2 x Pgerador sendo que Pgerador a pot ncia do gerador fotovoltaico O valor do inversor dever estar de acordo com a gama de valores descritos anteriormente essencialmente
24. Facebook como plataforma deixei nos murais de 25 deles no dia 5 de Outubro de 2011 o seguinte Catarina Gil escolhi o Facebook como plataforma para realizar um pequeno estudo Foste uma das 25 personalidades para a realiza o de um inqu rito inicial no mbito da minha disserta o de Mestrado pela UTAD com tema na rea da Efici ncia Energ tica Gostaria por isso de ter uma opini o tua sobre o assunto Como v s este tema na tua vida na sociedade e no mundo Responde por aqui ou envia email Obrigado desde j abra o Os felizes contemplados foram escolhidos de entre os meus contactos S o familiares amigos e conhecidos localizados no continente Americano do Norte 1 do Sul 4 na Europa 17 frica 2 e at mesmo na sia 1 2 CAP TULO 1 INTRODU O Como se percebe o texto era iniciado com o nome da pessoa a quem se destinava o pedido de opini o este que apresentei foi o que deixei no mural da Catarina Gil a minha irm A Catarina contabilista pelo ISCAA respondeu me por email no dia 23 de Outubro Para mim a efici ncia energ tica a arte de poupar a natureza e o dinheiro ao mesmo tempo Sendo que a efici ncia energ tica a chave para salvar o nosso planeta As altera es clim ticas s o uma das amea as ambientais mais s rias que o nosso planeta enfrenta O protocolo de Quioto estabeleceu uma norma a n vel global ou seja actualmente os pa ses e industrias
25. Figura 5 11 Depois com as l mpadas de Alfredo Moser de Alfredo Moser Como se pode verificar apenas uma pequena parte da garrafa fica do lado de fora da casa para assim captar a luz do sol iluminando naturalmente o espa o interior Para se obter o resultado desejado as resid ncias devem ter telhas em fibra de cimento desejavelmente n o podem ter laje de bet o A economia nas resid ncias pode chegar a 30 avan am Para a sala G0 08 n o pedi ajuda a Alfredo Moser embora gostasse imenso de ter um parecer seu acerca deste estudo Uma das empresas que encontrei com produtos id nticos aos de Moser no mercado foia Chatron Com o seu laborat rio de medidas e testes os tubos solares produzidos pela empresa na sua f brica em Vale de Cambra s o testados e controlados assim poss vel testar todos os elementos da instala o nas mais diversas situa es e com os mais variados comprimentos curvas deriva es etc As medidas efetuadas em c mara escura estanque s o realizadas em diversos pontos e a diversas dist ncias conduzindo padroniza o das medidas e extrapola o de dados para aplica es espec ficas que se nos s o solicitadas diariamente O Tubo Solar da Chatron constitu do por chapa em alum nio com espelho revestido Informa o YouTube em http youtu be mAshNt9hC A 5 2 PROPOSTAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA 159 com prote o mec nica exterior composta por tubo de chapa enrolada tipo
26. Oeste oferecem n veis m dios de ilumina o Os n veis de ilumina o ser o mais elevados no per odo da manh para uma orienta o Este e mais elevados no per odo da tarde para a orienta o Oeste Os v os com orienta o Norte produzem baixos n veis de ilumina o V os com esta orienta o podem gerar ambientes muito sombrios no inverno quando a presen a da radia o solar direta a mais solicitada 3 2 Sistema de ilumina o artificial A ilumina o artificial determinante para a qualidade da ilumina o interior dos edif cios principalmente nos per odos da inexist ncia de luz natural ou seja no per odo noturno essencialmente Durante o dia quando a ilumina o artificial entra apenas em funcionamento quando a natural dispon vel n o suficiente consegue se economizar energia mantendo se n veis de ilumina o confort veis 3 2 SISTEMA DE ILUMINACAO ARTIFICIAL 71 Nao se projeta um edificio pensando se apenas na disponibilidade de luz natural como evidente mesmo que estejamos a falar num contexto concreto de edif cios que operam essencialmente mais durante o dia ou seja quando ha luz do sol Por isso temos sempre que recorrer a solu es artificiais assumindo se como apoio ao projeto luminot cnico de um qualquer edif cio j para n o falar de espa os interiores sem qualquer contato com o exterior Os princ pios b sicos para uma ilumina o dita suplementar deve basear se
27. a utiliza o de recursos audiovisuais que muitas vezes at requerem n veis espec ficos de ilumina o 3 5 Atividades visuais nas salas de aula Nas salas de aula as diferentes atividades visuais desenvolvidas requerem um tipo e n veis de ilumina o diferentes que devem pelo menos igualar as necessidades dos utilizadores em rela o a ela Estas atividades podem ser relacionadas e analisadas de acordo com suas prioridades e frequ ncias Das atividades visuais que ocorrem nas salas de aula vamos de seguida destacar algumas A leitura nas salas de aula pode ser desenvolvida em diferentes planos no plano horizontal sobre uma carteira escolar num plano vertical na leitura do quadro negro 84 CAPITULO 3 ILUMINACAO e ou mais recentemente de pain is As superf cies dos planos visuais podem conter varia es dos ndices de fator refletor devido a diferentes propriedades dos materiais utilizados como a cor textura tipo de papel etc Essa atividade geralmente acontece simultaneamente escrita observa o e s varia es de dist ncias entre o observador e o alvo A escrita geralmente ocorre no plano horizontal na carteira escolar mas tamb m no plano vertical no quadro As superf cies assim como na leitura tamb m podem apresentar diferentes n veis de fator refletor tanto em rela o ao papel como em rela o caneta l pis ou pincel utilizado para a escrita Esta atividade pode ser realizada em
28. ao v o e valores menores nas reas mais afastadas Quanto maior o n mero de zonas melhor ser o controlo da ilumina o e maior a economia de energia Por m os custos iniciais com a aplica o do projeto de ilumina o artificial para todas as zonas torna se maior por isso necess rio estabelecer um equil brio entre custos da instala o da manuten o do desempenho e da redu o de energia para executar o projeto de ilumina o Durante o projeto deve se abordar aspetos como o desempenho visual necessidades visuais do ser humano para a realiza o de uma tarefa o conforto emocional e mesmo a est tica ambiental necessidades psicol gicas em rela o ao ambiente e claro a efici ncia do sistema adequa o econ mica e a integra o com outros sistemas e respetiva viabilidade No desempenho visual deve se ter em conta as ilumin ncias m dias o contraste entre a tarefa e o fundo o encandeamento direto ou indireto e o objeto No conforto emocional e est tica ambiental dever se ter em aten o a distribui o das ilumin ncias e as cores das superf cies a rela o entre a cor e a intensidade das fontes luminosas o ndice de reprodu o de cores mais adequado qualidade do ambiente e as cores dos acabamentos interiores adequados ao bem estar dos utilizadores desse espa o Para a efici ncia a verifica o do desempenho dos sistemas de ilumina o a integra o entre o sistema de ilumina o natural e
29. cio Engenharias 154 Pormenor de ilumina o na sala G0 12 0 155 Antes sem as l mpadas de Alfredo Moser 158 Depois com as l mpadas de Alfredo Moser 158 Tubo Solar Chatron esquema de funcionamento 159 Linhas isogr ficas ap s coloca o de 8 tubos 160 Pormenor da escadaria do edif cio EngenhariasI 162 Pormenor da lumin ria nas escadarias 0 164 SolTerm simula o do sistema solar t rmico Pormenor da escolha do coletor solar E RMICO gt e sms senna am a EA E a E DA A 167 SolTerm simula o do sistema solar t rmico Pormenor da an lise DIR e Se se pe BA de UA E E E q Ui E ETR P 168 Barramento MT no posto de transforma o PT 169 Contagem em MT no PT ae cc eee ad ra dra ED ga dE E 169 Campanha Zantia verso do folheto 0 0 175 XXV Lista de acr nimos Sigla AC ADENE Ah APA AQS AQSpP AR ASHRAE AVAC BY BTU CAD Expans o abreviaturas Gloss rio acr nimos e Alternating Current Corrente Alternada Ag ncia para a Energia Amp re hora Ag ncia Portuguesa do Ambiente gua Quente Sanit ria gua Quente Solar para Portugal Anti Reflexo American Society of Heating Conditioning Engineers Refrigerating and Air Aquecimento Ventila o e Ar Condicionado Baixa Tens o British Thermal Unit Computer Aided Design Desenho
30. conhe o O tipo mais comum de controlo tipo manual o de duas posi es ligado desligado Pode se controlar lumin rias individuais ou um conjunto delas Para esse tipo de controlo recomenda se que numa mesma zona de ilumina o e nas reas que tenham atividades semelhantes exista um controlo dedicado 80 CAP TULO 3 ILUMINA O As lumin rias paralelas aos v os envidra ados devem tamb m ser alvo de controlo independente de modo a poder se desligar todo esse grupo quando durante o dia a ilumina o natural pode ser aproveitada Os sensores crespusculares s o dispositivos que utilizam componentes eletr nicos que transformam a luz em sinais el tricos Geram uma corrente el trica proporcional por exemplo radia o recebida O sinal de sa da do equipamento enviado a um rel que ligar ou desligar o sistema de ilumina o artificial Devem ser orientados no nosso hemisf rio para Norte Evita se assim incid ncia de radia o direta e assim um controlo de luz mais confi vel do espa o Os sensores de presen a s o detetores que s o sens veis a movimento e ligam as lumin rias em ambientes ocupados e as desligam caso contr rio A grande finalidade a de reduzir o tempo em que as l mpadas permanecem acesas sem necessidade A ocupa o detetada por exemplo atrav s de infravermelhos As l mpadas s o desligadas depois de um tempo pr definido que se inicia quando um qualquer ocupante abando
31. de produzirem fumos poeiras e chumbo emitem tamb m xidos de carbono CO e CO xidos de enxofre SO e SO3 xidos de azoto NO NO e ainda diversos compostos org nicos vol teis CH4 C2Hg CeHg CHCl entre outros As subst ncias respons veis pela polui o da atmosfera concentram se em suspens o na atmosfera em elevadas quantidades Estas subst ncias podem se encontrar no estado s lido l quido e gasoso n o fazendo parte da normal composi o do ar polui o causada por cada um dos poluentes est relacionada com a sua natureza qu mica com o tempo que permanecem na atmosfera sem serem destru dos mas 10 CAP TULO 1 INTRODU O principalmente pela sua concentra o resultando numa maior ou menor contamina o atmosf rica que provoca altera es clim ticas As altera es do clima que temos vindo a testemunhar s o um reflexo do uso ineficiente de energia que por natureza um desafio internacional que a todos diz respeito Para dissipar os seus efeitos a comunidade internacional tem vindo a reunir for as e s o v rios os exemplos nacionais e internacionais que permitem concretizar uma maior efici ncia energ tica no futuro A Confer ncia de Estocolmo Su cia realizada entre os dias 5 e 16 de Junho de 1972 organizada pelas Na es Unidas foi a primeira reuni o ambiental global onde 113 pa ses se reuniram para refletir sobre a rela o entre a prote o do ambiente e o desen
32. do queimador No circuito de controlo do queimador existe um termostato da caldeira tamb m designado por aquastato e em alguns casos um termostato ambiente Cadeira a g s As caldeiras a g s para aquecimento utilizadas em pequenas instala es podem ser murais para montagem numa parede ou apoiadas tal como as que se apresentaram 36 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO Figura 2 2 Queimador imagem Sanitop para os outros combustiveis Caldeira mural Tem um queimador atmosf rico e em geral incorpora um dep sito de expans o fechado um circulador e ainda uma v lvula de seguran a A figura 2 3 ilustra um exemplo Podem ser s para aquecimento ou para aquecimento e para produ o de gua quente sanit ria podendo esta produ o ser instant nea ou por acumula o Na maioria dos modelos a prioridade dada produ o de gua quente sanit ria Os queimadores atmosf ricos utilizam a press o do g s para provocar a aspira o do ar necess rio para a combust o e possuem um termopar como dispositivo de seguran a A chama piloto da caldeira ao incindir no termopar permite manter aberta a v lvula de passagem do g s que alimenta o queimador No caso da chama se apagar o termopar deflete e a v lvula fecha Sao caldeiras que t m pequena capacidade no circuito interno de gua e que funcionam com press es de 3 bar e at inferiores o que as torna adequadas para serem 2 1 O AQUECI
33. dotados de prote o mec nica e uma acumula o de 300 L E de seguida possivel avaliarmos os resultados numa an lise econ mica e os respetivos benef cios ambientais Consultando os relat rios exportados facilmente se conclui que o investimento interessante pois n o elevado 1128 recupera se em 8 anos e o mais importante evitamos a emiss o de 531 Kg de CO por ano Produ o de energia el trica on grid abordagem por Miniprodu o N o h viabilidade t cnica para a implementa o de um projeto de Miniprodu o na ECT UTAD no mbito do DL 34 2011 de 8 de Mar o No dia 18 de Maio de 2012 pela m o do Sr Santos t cnico de eletricidade da UTAD 168 CAP TULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLU O Solar fotovoltaico Clima e local Sistemas t rmicos An lise econ mica Benef cios ambientais Vila Real Desempenho do sistema t rmico Projecto MEEC Engenharias I bar 300L Rad Horiz Rad Inclin Desperdi ado Fornecido Carga Apoio kWh m kWh m kWh kWh kWh kWh Janeiro 35 57 86 398 312 Fevereiro 52 76 94 343 248 Mar o ss 112 124 369 245 Abril 123 138 157 344 187 Maio 151 151 163 363 201 Junho 171 160 156 318 162 Julho 182 177 194 324 130 Agosto 167 179 E o 0 0 Setembro 112 136 151 304 152 Outubro 79 112 148 366 218 Novembro 44 7 92 370 278 Dezembro 31 52 69 363 294 Anual 1234 1420 1434 3862 2428 Frac o solar 37 1
34. e cinza prata quando sem AR O principal fabricante a Evergreen Solar C lula de pel cula fina Desde a d cada de 90 o desenvolvimento dos processos de pel cula fina para fabricar c lulas solares tornaram se de import ncia crescente Neste caso os semicondutores s o aplicados em finas camadas num substrato na maioria dos casos vidro Os m todos utilizados incluem disposi o por vaporiza o processos de disposi o cat dica e banhos eletrol ticos O sil cio amorfo o disseleneto de cobre e ndio CIS e o telureto de c dmio CdTe s o utilizados como materiais semicondutores Devido elevada absor o luminosa destes materiais uma camada com uma espessura menor que 0 001mm teoricamente suficiente para converter a luz solar Estes materiais s o mais tolerantes contamina o de tomos estranhos Comparando com as temperaturas de fabrico das c lulas de sil cio cristalino que 112 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA vao at 1500 C as c lulas de pelicula fina apenas requerem temperaturas na casa dos 200 C a 500 C Os menores consumos de materiais e de energia assim como a elevada capacidade de automatizacao da producao em larga escala oferece um potencial consider vel para a redu o dos custos de produ o quando comparada com a tecnologia de produ o do sil cio cristalino As c lulas de pel cula fina n o est o restringidas no seu formato aos tamanhos standa
35. e com 4660 Lumen Cada l mpada tem um custo de 13 59 IVA Nesta segunda alternativa para cada lumin ria teria que se investir numa l mpada e num balastro pelo que o valor final seria de 13 59 22 ou seja 35 59 IVA O consumo anual como j descrito de 613 20 KWh ano pelo que a alternativa consumir neste caso 420 48 KWh ano Temos logo aqui uma redu o de 25 05 por lumin ria e por ano Um pouco antes do ano e meio de funcionamento 12446 horas recuperamos o investimento se pensarmos apenas na troca do equipamento A vida de utiliza o prevista de 20000 horas Apresento seguidamente informa o resumo com valores estimativos do investimento envolvido para os espa os corredor Para a solu o I lumin rias com custo unit rio de 131 59 IVA Considerando 180 lumin rias obtendo um custo total de 23 686 20 IVA Para a solu o II lumin rias com custo unit rio de 35 59 IVA Considerando 164 CAPITULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLUCAO 180 lumin rias obtendo um custo total de 6 406 20 IVA Abordagem s escadarias Nas escadarias figura 5 15 encontramos lumin rias com quatro l mpadas tipo T8 26mm com 18 W de pot ncia 590mm de comprimento 1350 Lumen e instaladas em casquilho tipo G13 Figura 5 15 Pormenor da lumin ria nas escadarias Coerentes ao nosso estudo teremos como primeira alternativa as Substi TUBE Advanced onde se promove a
36. el tricos Quanto ao modo de atua o em tudo ou nada progressivos e revers veis De entre as caracter sticas dos atuadores talvez as mais importantes sejam as seguintes e regula o precisa do dispositivo de corre o v lvula ou outro e posi o de seguran a em caso de falha de energia Na maioria dos casos os atuadores tudo ou nada requerem energia para mudar o seu estado normal mas n o necessitam de energia para voltar ao estado inicial fazendo o por a o de uma mola Os revers veis s o constitu dos por motores el tricos de dois enrolamentos podendo rodar num ou noutro sentido conforme o que solicitado Uma caracter stica importante destes atuadores a que se prende com o seu estado ap s interrup o da tens o de alimenta o Assim podem existir dois tipos diferentes um em que ficam na posi o em que se encontravam e outro em que por raz es de seguran a uma mola os faz voltar posi o zero Os progressivos s o caracterizados por poderem ocupar posi es interm dias mas em que a sua recupera o at posi o zero sempre feita por meio de uma mola V lvulas As v lvulas s o usadas nos circuitos hidr ulicos de muitas instala es de climatiza o para modificar aumentar ou diminuir o caudal que circula nos dispositivos de aquecimento ou de arrefecimento e ou desumidifica o do ar Uma classifica o poss vel quanto a v rios aspetos pode ser a que
37. energia sofre um percurso mais ou menos longo de transforma o durante o qual uma parte desperdi ada e a outra a que chega ao utilizador nem sempre aproveitada Sabe se que entre 1990 e 2002 o aumento da procura por energia atingiu os 61 tendo deixado para tr s o crescimento da EE que aumentou apenas 17 Mas nem tudo mau O potencial de Energias Renov veis ER em Portugal por exemplo assinal vel com destaque para a energia solar e lica h drica e da biomassa Embora haja ainda um longo caminho a percorrer j conseguimos avan ar muito nos ltimos anos Em 2003 36 do consumo bruto de energia el trica provinha de Fontes de Energia Renov veis FER Atualmente somos o quarto pa s da Uni o Europeia UE com maior percentagem de utiliza o de ER no consumo total de energia Sendo a energia absolutamente vital para a economia portuguesa e para o desenvolvimento do pa s a aposta na EE e na utiliza o de FER cada vez mais a realidade EcoEDP EEER A EE pressup e a implementa o de estrat gias e medidas para combater o desperd cio de energia ao longo de toda a cadeia de transforma o e transporte desde que a energia transformada at sua utiliza o Pode ser dividido em duas fases a transforma o a energia existe na Natureza em diferentes formas mas para ser utilizada necessita de ser transformada Durante esta transforma o parte da energia perde se originando desperd cios mui
38. m de arrefecimento o que se pode considerar extremamente ben fico do ponto de vista energ tico 2 1 O aquecimento ambiente At h bem pouco tempo era tradicional apenas o aquecimento do ambiente em habita es e pequenos edif cios por meio de radiadores usando gua aquecida numa caldeira que funcionava quase sempre a lenha ou a gas leo Hoje talvez seja o g s butano propano ou natural o combust vel mais utilizado nesse tipo de instala es Mesmo a solu o de aquecimento com radiadores perdeu alguma da implanta o para as instala es de aquecimento por bomba de calor ar ar ou ar gua nos casos acima referidos mesmo sem se poder dizer estatisticamente quais as percentagens de cada uma daquelas solu es Durante uma poca n o muito distante casos houve onde o aquecimento de alguns daqueles tipos de edif cios e at mesmo institucionais foi feito atrav s de convetores el tricos Apenas do ponto de vista energ tico a solu o de aquecimento por meio de resist ncias el tricas sem d vida a pior Se recordarmos que produ o de energia el trica est o associados problemas de natureza ambiental poder se ia ou dever se ia concluir que o aquecimento ambiente e por extens o o de gua que tamb m muito divulgado n o deveria ser permitido utilizando a energia el trica por efeito de Joule Contudo para al m daquela conclus o h outros fatores que merecem igualmente uma an lise
39. mas de aquecimento da economia E o mundo vai nessa mesma direc o ou seja ao se pensar em pol ticas energ ticas a l gica a do capital e n o a da sustentabilidade Acho que isso beijinhos e boa tese Uma outra amiga Catarina Veiga da rea da Acupuntura a 11 de Outubro escreve O que que eu tenho a dizer sobre efici ncia energ tica Primeiro que para mim um conceito desconhecido enquanto disciplina mas que surge espontaneamente e fruto de algum interesse e observa o do meio e das not cias que nos chegam Compreender que vivemos num planeta de recursos limitados que esta a nossa nica casa e que h que a poupar e preservar s o factos constat veis e que moldam custa do bom senso alguns comportamentos como o uso de transportes p blicos a aten o s l mpadas el ctricas a compra de comest veis provenientes de agricultura sustentada e biol gica e a escolha de detergentes biodegrad veis Estes s o gestos di rios fruto dessa compreens o de que urgente racionar a energia e usa la de forma optimizada Noutra escala mais alargada h aquele universo das energias alternativas os paneis solares os moinhos e licos a quest o das barragens mas tudo isso me transcende no sentido em que n o sinto que como habitante de uma 4 CAP TULO 1 INTRODU O cidade tenha alguma interfer ncia directa nesses factos maiores que n o est o dependentes da minha vontade pessoal
40. mesmo das de Lisboa Tabela 4 2 Medida Solar T rmico 2009 98 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA 4 2 Introdu o aos sistemas solares fotovoltaicos Podemos essencialmente encontrar sistemas fotovoltaicos em dois esquemas distintos Os ligados Rede El trica de Servi o P blico RESP e os isolados Uma vez que a energia produzida n o corresponde na maior parte das vezes procura instant nea de energia de um qualquer consumidor torna se obrigat rio determinar um armazenamento o conhecido banco de baterias No caso dos sistemas ligados RESP a EDP Distribui o por exemplo a rede funciona como um acumulador de energia el trica Nalguns pa ses como o caso da Alemanha a maioria dos sistemas fotovoltaicos encontram se de facto ligados RESP A totalidade da energia produzida injetada diretamente na rede Sobre isto repare se que se prev neste pa s que no ano 2050 todos os seus sistemas fotovoltaicos possam ser respons veis por um valor pr ximo dos 35 da energia el trica fornecida Sinto julgando que tamb m por todos reconhecido que nos pr ximos anos os sistemas fotovoltaicos v o ser maci amente instalados em todo Mundo Os sistemas isolados assumir o um papel de grande relevo principalmente nos vulgarmente designados pa ses em vias de desenvolvimento Toda esta m quina industrial que venha a instalar se ou a trabalhar para estes pa ses vai ter a hip tese de ter e
41. n o forem por isso tomadas medidas necess rias para reduzir as emiss es de gases que contribuem para o Efeito de Estufa EDE o clima tornar se cada vez mais imprevis vel haver impactos diretos e bastante negativos sobre os ecossistemas terrestres nos diversos sectores socioecon micos mundiais na sa de p blica e na qualidade de vida das comunidades A camada atmosf rica que envolve a Terra geralmente composta por azoto N oxig nio Os e di xido de carbono COs Pode conter ainda em maior ou menor grau gases que t m efeitos nocivos e portanto s o considerados poluentes Se bem que a presen a de subst ncias t xicas na atmosfera possa dever se a fen menos naturais a a o do Homem que mais tem contribu do para este tipo de polui o Sao exemplos de fen menos naturais que emitem constituintes t xicos para a atmosfera os vulc es fogos e tempestades de areia No entanto a biosfera possui mecanismos que removem assimilam e reciclam estes poluentes naturais A influ ncia da atividade humana na concentra o anormal de certos elementos qu micos na atmosfera resulta essencialmente de ve culos motorizados cuja densidade nas regi es fortemente urbanizadas determina uma elevad ssima polui o atmosf rica mas tamb m prov m de combust es industriais e dom sticas agentes antropog nicos principalmente de combust veis s lidos carv o e l quidos petr leo e seus derivados entre outros que al m
42. necessidades de ventila o servindo no ver o para simultaneamente assegurar que a HR n o seja muito alta dentro dos espa os climatizados e no inverno para que o ambiente n o seja excessivamente Seco Mas para que assim seja preciso que os caudais sejam os adequados e que as condi es de insufla o sejam devidamente controladas No ver o por exemplo o ar insuflado frio e seco este respons vel pela remo o de parte da carga sens vel do local e de parte ou da totalidade da carga latente assim que o ar prim rio controla indiretamente a humidade relativa Se tal n o se passar ent o as unidades terminais dever o ter capacidade para remover o restante ou at a totalidade das cargas latentes e nesses casos ser necess rio prever uma rede de tubagem para recolha de condensados Embora as unidades terminais possam trabalhar com condensa o do ar na bateria de arrefecimento deve se referir que algum desses equipamentos como as unidades de indu o n o s o preparadas para assim funcionarem Os sistemas de ar prim rio No caso das unidades de indu o os sistemas de ar prim rio podem utilizar retorno de ar e at mesmo serem dimensionados para funcionarem com 100 de ar exterior desde que apresentem vantagens econ micas decorrentes do funcionamento em certas esta es do ano Poder haver necessidade de prover a instala o de um humidificador ou at de baterias de reaqueci
43. no n vel de ilumin ncia necess ria exigida para uma dada finalidade per odos de utiliza o e a sua rela o com a disponibilidade natural Conhecendo se estas vari veis assim poss vel perceber o que podemos usar de natural o que se pode complementar com solu es artificiais e o que vamos precisar de artificial somente A ilumina o artificial deve ter um n vel suficientemente alto para estabelecer um equil brio de adapta o entre as reas mais iluminadas do espa o perto dos v os e as artificialmente iluminadas distantes destes Na elabora o de um projeto luminot cnico h um conjunto de condicionantes que podem influenciar no consumo de energia da instala o O primeiro aspeto atender aos n veis de ilumina o exigidos para o desenvolvimento das tarefas visuais depois a escolha dos componentes do sistema como tipos de l mpadas lumin rias e seu posicionamento quantidade e tipos de controlo 3 2 1 Componentes de um sistema de ilumina o Nesta sec o descrevem se os principais componentes de um sistema de ilumina o Iniciarei pelas l mpadas As l mpadas As fontes de luz artificial podem ser agrupadas de uma maneira geral em dois grupos 72 CAP TULO 3 ILUMINA O e as de efeito t rmico l mpada incandescente e as de descarga de g s e ou vapor l mpada fluorescente vapor de merc rio s dio etc e as LED Na escolha da l mpada necess rio ter em consid
44. o Para diferentes ngulos de incid ncia do Sol ao longo do ano a uma determinada latitude existe um valor m ximo de radia o produzida que poder ser obtido se a superf cie recetora estiver inclinada com um determinado ngulo O ngulo de inclina o timo para os meses de Inverno menor radia o maior que no Ver o devido a uma menor 92 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Insola o valores m dios anuais Inferior a 1800 horas Entre 1800 e 1900 horas J Entre 1900 e 2000 horas Entre 2000 e 2100 horas Entre 2100 2200 horas Entre 2200 e 2300 horas Entre 2300 e 2400 horas Entre 2400 e 2500 horas Entre 2600 e 2700 horas Entre 2700 e 2800 horas Entre 2800 e 2900 horas Entre 2900 e 3000 horas Entre 3000 e 3100 horas Superior 23100 horas Figura 4 4 Insola o global anual em Portugal informa o APA altura solar Tabela 4 1 Angulos ngulo de incid ncia Solar perpendicular 0 otro Inclina o da superficie Horizontal 0 Vertical 90 Do 4 1 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES T RMICOS 93 I EE A IN Normale au plan Quest Plan des capteurs Figura 4 5 Descri o dos ngulos Pacer 1996 4 1 3 Recursos energ ticos As fontes de combust veis f sseis dispon veis tais como o carv o petr leo g s natural e ur nio s o explorados a taxas cada vez maiores para fazer face s necessidades energ ticas do nosso planeta
45. o Programa para a Efici ncia Energ tica em Edif cios P3E Este promovido pela DGGE tem como objetivo melhorar a efici ncia energ tica dos edif cios em Portugal Nesse sentido definiu um conjunto de atividades estrat gicas a desenvolver no curto prazo de forma a moderar a atual tend ncia de crescimento dos consumos energ ticos nos edif cios e consequentemente o n vel das emiss es dos GEE inerentes O P3E consubstanciado pela aprova o do Sistema de Certifica o Energ tica e da Qualidade do Ar Interior nos Edif cios assim como pela revis o dos dois regulamentos existentes o RSECE Regulamento dos Sistemas Energ ticos e de Climatiza o nos Edif cios e o RCCTE Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios Com a cria o do Sistema de Certifica o Energ tica no futuro todos os novos edif cios ter o semelhan a dos eletrodom sticos um certificado que caracteriza o seu consumo energ tico Ser ainda garantida a correta aplica o das condi es de conforto t rmico e de higiene requeridas requisitos exig ncias em todas as novas constru es a melhoria da efici ncia energ tica global dos edif cios n o s nos consumos para climatiza o mas em todos os consumos de energia existentes a imposi o de regras de efici ncia nos sistemas de climatiza o que permitam melhorar o seu desempenho energ tico Depois de ter assumido uma s rie de compromissos no mbit
46. os comuns s o pela aus ncia de equipamentos de climatiza o os que menos possibilidades de uma interven o eficiente possa ser uma realidade Outras a es que n o atuem nos equipamentos de climatiza o podem ser uma realidade Durante a visita t cnica do dia 16 de Mar o grande parte das portas que d o acesso ao exterior encontravam se abertas Apesar da climatiza o dos espa os comuns ser praticamente inexistente n o pode ser esquecida a forte liga o atrav s das paredes interiores entre estes espa os comuns e as v rias salas de aula gabinetes e outros espa os Uma porta aberta promover uma ventila o natural no edif cio o que no caso do inverno estar a a 154 CAPITULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLUCAO Figura 5 8 Hall de entrada do edif cio Engenharias I promover um arrefecimento interior no edificio quando ao mesmo tempo estaria a ser aquecido Nestes espa os comuns pois f cil promover por exemplo informa o escrita ou outra que sensibilize o fecho das portas 5 2 2 Ilumina o ambiente Neste cap tulo ser o apresentadas algumas alternativas relativamente ao tema ilumina o Para um caso muito espec fico a sala G0 08 ser apresentada uma solu o de ilumina o natural assim como a incorpora o de novos tipos de tecnologias de ilumina o e aparelhagem de modo a que o resultado seja mais c modo e sobretudo mais sustent vel Por n o ter hav
47. os dias 7 e 18 de 14 CAP TULO 1 INTRODU O COP15 COPENH AGE E CONFERENCE 2004 Dezembro de 2009 Esta cimeira organizada pelas Na es Unidas pretendeu reunir v rios l deres mundiais para discutir como reagir acelera o das mudan as clim ticas atuais E a 15 confer ncia realizada e cento e noventa e duas na es foram representadas tornando se a maior confer ncia da ONU sobre mudan as clim ticas A cimeira teve como principal objetivo a celebra o de um acordo internacional global que permitiu substituir o Protocolo de Quioto reduzindo as emiss es de gases poluentes nos pa ses desenvolvidos limitando o aumento das emiss es nos pa ses em desenvolvimento e financiando as a es destinadas a diminuir essas emiss es e consequentemente os efeitos das altera es clim ticas pelos pa ses pobres COP17 CMP7 UNITED NATIONS CLIMATE CHANGE CONFERENCE 2011 DURBAN SOUTH AFRICA cimeira de Durban teve inicio em 28 de Novembro de 2011 e acabou aos abra os Foram duas semanas de negocia es marcadas por impasse Mesmo a ltima da hora a anfitri da cimeira anuncia que h acordo entre os 190 pa ses O pacto prev a extin o do protocolo de Quioto que combate o aquecimento global para al m de 2012 Abre se assim caminho a um roteiro em que mesmo os pa ses mais poluidores se comprometem a reduzir os GEE os gases que provocam a subida da temperatura da terra e consequentes altera es
48. que est o a ser aplicadas no mbito deste programa procuram por exemplo aumentar a parte de mercado das energias renov veis melhorar o rendimento energ tico de novas constru es ou reduzir o consumo de combust vel dos novos autom veis A SISTAINas lt S AWNESBUR A Cimeira de Joanesburgo em 2002 assinalou o 10 anivers rio da Cimeira da Terra tendo como objetivo final reafirmar um compromisso global com vista ao desenvolvimento sustent vel Neste evento foi acordado o tratamento equilibrado e integrado dos tr s pilares do Desenvolvimento Sustent vel econ mico social e ambiental Foi definido um plano de a o para o combate pobreza e para a gest o dos recursos naturais O Com rcio Europeu um mecanismo de mercado introduzido na Europa para facilitar os Estados Membros a cumprirem os seus compromissos de Quioto Este mecanismo entrou em vigor a 1 de Janeiro de 2005 e compreende 2 fases a fase I teve in cio em Janeiro de 2005 e decorreu at Dezembro de 2007 A fase II iniciou se em 2008 e terminar em 2012 coincidindo com o per odo estabelecido nos compromissos do protocolo de Quioto Em cada per odo cada Estado Membro tem um objetivo de emiss es que tem de cumprir sob pena de n o se conseguir mitigar como pretendido os efeitos de Quioto A Confer ncia das Na es Unidas sobre as Mudan as Clim ticas de 2009 tamb m chamada de Cimeira de Copenhaga COP15 realizou se entre
49. se apresenta na tabela 2 2 62 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO Tabela 2 2 Tipo de v lvulas utilizadas no controlo de sistemas HVAC constru o corpo ferro fundido bronze ou a o liga es flangeadas ou roscadas sistema de atua o verticais rotativas ou borboleta acionamento el trico pneum tico ou termost tico aplica o circuitos de 2 3 ou 4 vias Nas instala es de climatiza o as v lvulas de regula o de caudal mais utilizadas s o as de duas e as de tr s vias As primeiras apresentam a desvantagem de a regula o de caudal feita custa do fecho da v lvula acarretar aumento das perdas de carga A utiliza o de v lvulas de duas vias introduz para pequenas aberturas uma redu o de caudal que em situa es de carga reduzida das instala es pode ser perigoso para o funcionamento dos chillers ou at mesmo para as bombas uma vez que poder n o ser suficiente para o seu arrefecimento A esse prop sito j o mesmo n o acontece com as de tr s vias uma vez que garantem no circuito a montante um caudal constante No entanto uma desvantagem dos circuitos hidr ulicos com grandes comprimentos onde existam v lvulas de tr s vias adv m do facto de haver grandes caudais em circula o para uma pequena carga t rmica da instala o Nesses casos deve prover se a instala o com circuitos hidr ulicos e sistemas de controlo que evitem o disp ndio de energia
50. ser analisado de forma criteriosa Efici ncia Energ tica n o desligar as luzes como a que vai ocorrer hoje 31 de Mar o Hora do Planeta durante uma hora Porque queremos ter um determinado n vel de conforto t rmico e visual num espa o que ocupamos para uma qualquer atividade a efici ncia energ tica como tema tem como principal desafio o de o conseguir da forma mais econ mica imputando a este processo o menor custo poss vel o Planeta retribuir e agradecer no futuro Climatiza o das salas de aula O edif cio em estudo tem no seu conjunto 10 UTA s figura 5 6 que foram inicialmente dimensionados de maneira a responder s necessidades de climatiza o dos v rios 5 2 PROPOSTAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA 151 espa os no seu interior Deste n mero encontram se equipamentos com caracter sticas dedicadas ou seja climatizam apenas um espa o como no caso dos anfiteatros e outros que climatizam v rios espa os de forma partilhada Figura 5 6 Pormenor lateral de uma UTA Das medidas que podemos implementar com alguma facilidade e que de uma forma muito surpreendente me deparei com a sua inexist ncia durante as visitas t cnicas da presen a principalmente nas salas com caracter sticas dedicadas de um termostato figura 5 7 program vel e localizado na sala de forma a poder conseguir ter da forma mais fiel poss vel a informa o da temperatura do espa o Pelo que me foi dado a perce
51. sistemas de regula o que adaptam a temperatura de uma habita o em fun o da temperatura exterior da hora do dia ou mesmo da presen a de pessoas no seu interior Nos electrodom sticos importante o controlo de utiliza o e a programa o do seu funcionamento em hor rios em que a energia mais econ mica Do ponto de vista energ tico os edif cios e domic lios devem tornar se cada vez mais eficientes E o que penso sobre este tema embora com mais tempo poderia haver muito mais para dizer A Camila Lamar o amiga Brasileira da rea das Ci ncias Sociais a 12 de Outubro responde Espero que ainda d tempo de enviar minha opini o para sua pesquisa Bem efici ncia energ tica Na minha vida pessoal um assunto que nunca reflecti muito na verdade pensar nesse assunto sempre me vem a cabe a a quest o da economia de energia e nesse quesito pessoalmente n o sou muito habituada a economizar energia e por vezes me sinto mal com isso Na sociedade me revolta por vezes passar pelo centro da cidade de noite e ver centenas de pr dios com luzes acesas sem ningu m dentro acho que as empresas podiam investir em fazer um controle do uso das luzes afinal j existe muita tecnologia acess vel para isso Os governos tamb m deviam investir mais em energias renov veis e me incomoda muito o fato do Brasil ter mais constru o de barragens como pol tica energ tica como estrat gia n o de efici ncia energ tica
52. spiro que lhe confere alta resist ncia mec nica para coloca o em obras ind stria ou outro tipo de aplica es sem risco de amolgadelas ou outro tipo de danos Pode ser pintada isolada ou revestida com forra de aluminio ou outra como condutas de ar condicionado ou outras semelhantes Magazine 2010 A luz natural captada e orientada atrav s de tubo revestido figura 5 12 interiormente por material extremamente refletor que minimiza a dispers o dos raios e permite um fornecimento de luz a dist ncias consider veis sem transmiss o de calor ou frio Figura 5 12 Tubo Solar Chatron esquema de funcionamento informa o Chatron Assim e tendo por base a norma DIN 5035 que define para cada tipo de espa o e atividade o intervalo de conforto em termos de ilumin ncia E foi desenvolvido o estudo para a nossa sala a G0 08 A Chatron encontrou uma solu o para esta sala de acordo com a sua rea altura e ilumina o desejada num plano de trabalho a 3 metros O custo de cada tubo e acess rios foi or amentado em 680 IVA pelo que segundo a Chatron e para as condi es apresentadas seriam necess rios 8 Teremos 160 CAPITULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLUCAO 0 00 12 00m Figura 5 13 Linhas isogr ficas ap s coloca o de 8 tubos assim um or amento de 5 440 00 IVA e constitu do por e 8 unidades de tubo de ilumina o solar natural modelo TS 530 com 530 mm de di m
53. substitui o da l mpada e o seu arrancador por um tubo LED e respetivo arrancador Na tabela de pre os da OSRAM a l mpada mais pr xima que encontrei foi a ST amp HA2 750 SubstiTUBE Advanced 11W 230V S o l mpadas tipo T8 26mm com 11 W de pot ncia 603mm de comprimento e com 830 Lumen O custo do grupo l mpada e arrancador de 67 40 IVA A solu o custaria 4 x 67 40 ou seja 269 60 IVA Neste espa o foi tamb m e por raz es que se predem essencialmente com seguran a considerado que a ilumina o funcionaria durante 24 horas por dia e 365 dias por ano 8760 horas ano lumin ria instalada constitu da por quatro l mpadas como 5 2 PROPOSTAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA 165 atr s descrito consome 981 12 KWh ano enquanto a nossa alternativa consumir 385 44 KWh ano Temos logo aqui uma redu o de 77 44 por lumin ria e por ano para o custo do KWh foi considerado o valor de 0 13 KWh Tr s anos e meio depois 30497 horas encontramo nos com o investimento recuperado se pensarmos apenas na troca do equipamento quando a vida de utiliza o prevista de 40000 horas Uma segunda solu o poder passar pela substitui o tamb m dos balastros ferromagn ticos existentes por balastros eletr nicos O balastro aconselhado comercialmente da gama OSRAM QUICKTRONIC FIT8 modelo QT FIT8 4 x 18 que est avaliado em 29 00 IVA Na tabela de pre os da OSRAM a l mpada mais pr
54. tamb m reduzido uma vez que as camadas 7 individuais s o mais finas e portanto menos suscet veis de se degradarem com a luz A sua efici ncia encontra se na casa dos 5 e 8 a sua forma livre a sua rea mais standard de 0 77x2 44m e pode chegar a 2 x 3m A sua espessura encontra se entre o 1 e os 3mm para o substrato pl stico metal ou vidro n o solidificado com um revestimento de sil cio amorfo de aproximadamente 0 00Imm A sua estrutura homog nea a sua cor castanha avermelhada a preto Dos principais fabricantes deste tipo de c lulas destaco a Sanyo Schott Solar Suntech e Uni Solar C lulas de Disseleneto de Cobre e ndio CIS O semicondutor das c lulas CIS o disseleneto de cobre e ndio Este forma muitas vezes uma liga com o g lio Ga ou o enxofre S Quando se fabrica a c lula o substrato de vidro inicialmente revestido com uma camada fina de molibd nio Mo como contato reverso utilizando o processo de disposi o cat dica A camada absorvente CIS do tipo p pode ser fabricada atrav s da vaporiza o simult nea dos elementos cobre ndio e sel nio numa c mara de v cuo a temperaturas de 500 C Outra hip tese consiste no dep sito dos elementos individuais de forma consecutiva camada ap s camada O xido de zinco Z 0 contaminado com alum nio ZnO Al utilizado como contato frontal transparente camada transparente Este material 116 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMI
55. tr s reas salas de aula gabinetes e espa os comuns Numa situa o em que me fosse poss vel uma continuidade deste estudo iria abordar a introdu o de detetores de presen a e fluxo luminoso nas salas de aula mas tamb m nos gabinetes e a introdu o de detetores de fluxo luminoso nos espa os comuns nomeadamente nos corredores e escadarias Foi sempre muito frequente enquanto estive no local em estudo encontrar por exemplo as escadarias norte com ilumina o ligada quando considero que a luz que entrava pelas janelas seria suficiente para em seguran a e durante o dia subi las e desc las em seguran a No mbito da energia a solu o vi vel encontrada foi a introdu o de um sistema solar t rmico para produ o de AQS t o necess rias num espa o como o da cafetaria e restaura o Considero este documento ponto de partida para um estudo em que envolvesse a tecnologia solar e a do ciclo termodin mico ou seja o acumulador seria igualmente aquecido atrav s de um segundo permutador interno por um equipamento bomba de calor atualmente muito dispon vel comercialmente como mostrado pelo folheto figura 6 1 Tendo se conclu do invi vel a instala o de uma unidade de Miniprodu o n o s porque a arquitetura el trica longa mas tamb m porque as regras t cnicas para 0 ano inteiro a custos reduzidos KIT SOLAR REGINA E Kit solar composto pelos principais componentes de uma instala o
56. 2 4 5 maxserve Uoc 10 C gt 46 63 4 5 Nesta situa o nao se deve ultrapassar os 10 m dulos fotovoltaicos ligados em s rie para que n o ultrapasse a tens o m xima permitida em DC entrada do inversor 6 C lculo do n mero m nimo de m dulos por fileira O n mero m nimo de m dulos fotovoltaicos por fileira ser dado pela tens o m nima de funcionamento do inversor neste caso UMPP min 200 V A tens o m nima de funcionamento ocorre normalmente quando se atinge a temperatura m xima de funcionamento esperada para 70 C e que pode ser calculada da seguinte forma 45 C x A U MPP 70 C 1 U 70 C 1 MT x UPmazx CTS A U emmV C 4 6 Entao vem 45 C x 150 x 1073 MPP 70 C 1 U 70 C 1 MT x35 7 33 29 4 7 UMPP 10 C UPmaz 45 x Te Uoc 35 7 45 x 0 160 28 5V 4 8 Nota A escolha do limite inferior do coeficiente de temperatura UOC deve se ao facto de ser o valor mais desfavor vel neste caso espec fico Na eventualidade de falta de dados para a realiza o do c lculo anterior pode considerar se que o decr scimo da tens o com a temperatura de aproximadamente 18 Sendo assim calculava se 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 131 UMPP 70 C 0 82 x Upmaz CTS 4 9 Desta forma o n mero de m dulos fotovoltaicos Nmin s rie que seriam ligados em s rie ser UMPPmin 200 UMPP 70 C 33 29
57. 2 Chamin Destinam se evacua o segura dos gases de combust o e para que isso aconte a necess rio que consigam promover a depress o suficiente na c mara de combust o A altura e a sec o s o os seus par metros cr ticos Em geral nas pequenas instala es de aquecimento suficiente que o extremo superior da chamin passe acima do ponto mais alto do telhado ou dos edif cios vizinhos se a sua proximidade for inferior a 10m para que a turbul ncia originada pelo ar exterior n o dificulte a tiragem dos gases O mesmo n o se passar com chamin s de caldeiras de maior porte para as quais ter que observar se para al m dos aspetos da tiragem correta sob o ponto de vista da combust o outros relativos dispers o segura dos fumos para que o ambiente em redor n o se tome irrespir vel O m todo cl ssico consistia em constru r chamin s em tijolo refrat rio o que lhes conferia a propriedade dos fumos n o perderem calor Nesses casos o aquecimento da envolvente era reduzido e os fumos n o atingiam o ponto de orvalho Hoje a maior parte das chamin s s o constru das com tubos met licos os quais devem pelas raz es evocadas ser isolados 1A este prop sito conv m recordar que o oxig nio O2 necess rio combust o cerca de 1 5 em volume do ar e por isso para caldeiras de grande dimens o s o precisos caudais de ar muito grandes A combust o completa de um combust vel produz di xid
58. 300 00 200 00 100 00 0 00 4 7 T T T j12 27 a 01 27 a 02 27 m0327 a04 27 a 05 27 a 06 27 a 07 27 a 08 27 a 09 27 a 10 27 a 11 27 a 01 26 02 26 03 26 04 26 hs 06 26 07 26 08 26 09 26 10 26 11 26 12 26 Produ o KWh 2011 seguidor 7877 KWh ano Figura 4 20 Gr fico de UMP com orienta o seguidor em Viseu Atrav s dos valores que apresentei anteriormente para as duas instala es reais e em funcionamento atualmente podemos facilmente e entretanto concluir que uma instala o seguidor produz em m dia 35 mais Energia KWh que uma unidade numa tipologia fixa Entretanto o investimento n o 35 mais alto fica se no 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 141 m ximo nos 15 E a Miniprodu o A introdu o do Decreto Lei 34 2011 de 8 de Mar o veio permitir a instala o de unidades de produ o de energia para pot ncias superiores a 3 68kW e at um m ximo de 250kW a uma tarifa bonificada fixa durante 15 anos estamos neste caso a falar de unidades de Miniprodu o UMNP DL34 2011 O programa de Miniprodu o destina se a locais de grande consumo de energia que pretendam reduzir os custos com a eletricidade Tal como na Microprodu o a totalidade da energia produzida injetada na RESP Tr s escal es de pot ncia de liga o m xima est o dispon veis escal o I at 20kW escal
59. 6 CAP TULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLU O grupo l mpada e arrancador de 131 59 IVA A solu o custaria 2 x 131 59 ou seja 263 18 IVA Consultada a OSRAM para um estudo luminot cnico para o edif cio As conclus es s o no m nimo muito animadoras sen o vejamos Nas salas de aula foi considerado que a ilumina o funcionaria durante 12 horas por dia e em 261 dias por ano 3132 horas ano Considerou se que neste caso um balastro por l mpada e assim sendo a lumin ria instalada constitu da por 2 l mpadas como atr s descritas consome 438 48 KWh ano enquanto a nossa alternativa consumir 162 86 KWh ano Temos logo aqui uma redu o de 35 83 por lumin ria e por ano para o custo do KWh foi considerado o valor de 0 13 KWh No in cio do 8 ano 23005 horas recuperamos o investimento se pensarmos apenas na troca do equipamento quando a vida de utiliza o prevista de 40000 horas Uma segunda solu o poder passar pela substitui o tamb m dos balastros ferromagn ticos existentes por balastros eletr nicos O balastro aconselhado comercialmente da gama OSRAM QUICKTRONIC FTTs modelo QT FIT8 2 x 58 70 que est avaliado em 25 00 IVA Atrav s da tabela de pre os da OSRAM a l mpada mais pr xima que encontrei foi da gama LUMILUX ENERGY SAVER modelo L 51W 840 ES uma l mpada tipo T8 26mm com 51 W de pot ncia 1500mm de comprimento e com 4660 Lumen Cada l
60. 7 EcoEDP IN Iniciativas nacionais Acedido em 7 de Novembro de 2011 em http www eco edp pt pt particulares conhecer o que e a eficiencia energetica em portugal iniciativas nacionais 18 EE LN Legisla o nacional Acedido em 1 de Dezembro de 2011 em http www portal eficienciaenergetica com pt nacional html 21 Fischer Acedido em 23 de Janeiro de 2012 em http lionel fischer blogspot com 65 Gon alves 2004 Conceitos Bioclim ticos para os Edif cios em Portugal DGEG Acedido em 7 de Novembro de 2011 em http www adene pt pt pt SubPortais SCE Documentacao Maisrecentes Documents ConceitosBioclimC3Aiticos pdf 25 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 179 Goodall C 2008 10 Tecnologias para Salvar o Planeta Livros Horizonte 88 informa o APA Acedido em 29 de Janeiro de 2012 em http sniamb apambiente pt webatlas 91 92 informa o AQSpP Acedido em 29 de Janeiro de 2012 em http www aguaquenteSolar com 95 informa o Chatron Acedido em 9 de Abril de 2012 em http www chatron pt engine php cat 71 159 informa o CIE Acedido em 25 de Janeiro de 2012 em http www cie co at 75 informa o ER Site informativo sobre energias renov veis Acedido em 11 de Fevereiro de 2012 em http www energiasrenov unhbox voidb x bgroup let unhbox voidb x setbox tempboxa hboxz com 28 informa o MST2009 Acedido em 29 de Janeiro de 2012 em http www paineissolares gov pt 96 97 informa o Osr
61. APITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA para aplica es terrestres Durante este processo o n cleo do cristal com uma orienta o definida imerso num banho de sil cio fundido ponto de fus o de 1420 C e retirado do banho enquanto roda lentamente Deste modo podem ser produzidos cristais nicos redondos com um di metro de 30cm e v rios metros de largura Os cristais nicos redondos s o estriados em barras semiquadradas e depois cortados em espessas laminas de 0 3mm formando pastilhas muitas vezes designadas por wafer Durante o processo de extra o dos cristais nicos e do corte das pastilhas perde se uma grande parte do sil cio em forma de p de serragem A partir das pastilhas j com impurezas positivas a fina camada com impurezas negativas produzida com difus o de f sforo a temperaturas entre os 800 e os 1200 C Depois de unir a camada de contato posterior as pastilhas s o equipadas com pistas el tricas e com uma camada Anti Reflexo AR na parte frontal O processo de zona flutuante consiste noutro processo de produ o de sil cio monocristalino sendo utilizado para a produ o de c lulas solares de maior pureza e de maior efici ncia No entanto o material bruto necess rio para alcan ar esta pureza uma barra de sil cio cristalino de extrema pureza muito cara reduzida atrav s de uma espiral e fundida do fundo at parte superior com a ajuda de um campo de altas frequ ncias A p
62. AS SALAS DE AULA 85 Os materiais audiovisuais como as transpar ncias os slides e os v deos s o muito utilizados em planos verticais Podem se apresentar com grandes varia es de fator refletor de cor e de brilho Assim como outras atividades visuais desenvolvidas em salas de aula ocorrem simultaneamente com a leitura e a escrita O contraste existente entre a luz da imagem projetada e a luz da sala deve ser controlado para evitar encandeamento ou fadiga visual A utiliza o de ilumina o indireta com n veis mais baixos que uma ilumina o geral poder amenizar este contraste A utiliza o de uma ilumina o perif rica refletida pode ser uma excelente alternativa As atividades visuais descritas acima muitas vezes exigem n veis diferenciados de ilumina o por isso um bom projeto luminot cnico pode al m de se preocupar com os ndices das refer ncias normativas ser flex vel a variadas atividades visuais oferecendo se assim um maior conforto aos seus utilizadores em ambientes novos Em a es de forma o e de informa o figura 3 4 constituindo aulas tipo expositivas temos o alvo visual vertical no orador este pode encontrar se em movimento ou n o na maior parte das vezes Desta forma o rosto humano torna se um alvo o foco central do nosso campo visual A sua perce o requer alta quantidade de ilumina o de modo a podermos absorver todos os detalhes assim como os contrastes e cores
63. Assistido por Computador xxvii Sigla CBD CCE CdTe Certiel CF CFC CFL CIE CIS CNUMADA COP CPC CR CTS DC DGEG ECCP ECT EDE EE EFG EPDM ER ERSE Expansao Conven o sobre Diversidade Biol gica ou Conven o da Biodiversidade Centro para a Conserva o da Energia Telureto de C dmio Associa o Certificadora Instala es El ctricas Coeficiente de Forma Clorofluorocarboneto Compact Fluorescent Lamp International Commission on Illumination Disseleneto de Cobre e Indio Confer ncia das Na es Unidas sobre o Meio Ambiente e o Desenvolvimento Coefficient Of Performance Coletor Parab lico Composto Corredor Condi es de Teste Standard Direct Current Corrente Cont nua Dire o Geral de Energia e Geologia European Climate Change Programme Programa Europeu para as Altera es Clim ticas Escola de Ci ncia e Tecnologia Efeito De Estufa Efici ncia Energ tica Edge defined Film Fed Growth Borracha de Etileno Propileno Dieno Energia Renov vel Entidade Reguladora dos Servi os Energ ticos xxviii Sigla Esc ESE EVA FER GB GN GEE GLS HCI HF HR HVAC TEC IPT IPU IPCC ISP ITO IVA KW KWh KWp LCD LED LF Expans o Escadaria Empresas de Servi os Energ ticos Acetato de Vinil Etileno Fonte de Energia Renov vel Gabinete G s Natural Gases de Efeito de Estufa General Lighting Service Heterojunction with Intrinsic Thin layer Heterojun
64. Baixa propor o 1 5 M dia propor o 5 15 Alta propor o 15 25 Muito alta propor o maior que 25 Forma do v o Assumido tamb m como dado adquirido descreve se uma defini o para a forma de um v o E sempre preciso estabelecer uma rela o entre a sua altura e comprimento podendo assim apresentar e v o horizontal com Coeficiente de Forma CF inferior a 1 e v o vertical com CF superior a 1 e v o quadrado com CF igual a 1 Os v os horizontais fornecem luz nas reas mais pr ximas parede em que est o localizados com pouca diferen a na distribui o da luz permitindo tamb m uma vis o alargada do ambiente exterior J os verticais oferecem zonas de ilumina o mais afastadas da parede em que est o inseridos com uma maior variabilidade de ilumina o ao longo do dia e neste caso com uma mais limitada vis o do ambiente exterior 70 CAPITULO 3 ILUMINACAO 2 CF 2 Figura 3 1 Tipo de v os e ilustra o do coeficiente de forma Orienta o O movimento que o sol realiza durante o dia tem uma grande influ ncia na orienta o dos v os envidra ados dado que se pode prever os per odos em que um determinado espa o estar ou n o iluminado Os v os com orienta o Sul Sudeste e Sudoeste produzem altos n veis de ilumina o com luminosidades vari veis elevados ganhos t rmicos no ver o e m dios no inverno Os de orienta o Este e
65. CA E FOTOVOLTAICA Cds CIS contatos vidro Figura 4 13 As camadas de uma c lula CIS Pereira 2011 dopado negativamente do tipo n disposto com uma camada interm dia i Z 0 Uma camada tamp o de sulfato de c dmio do tipo n utilizada para reduzir as perdas ocasionadas pela combina o inadequada dos ret culos cristalinos das camadas CIS e Z 0 Ao contr rio do sil cio amorfo as c lulas CIS n o s o suscet veis de se degradarem com a indu o da luz Contudo apresentam problemas de estabilidade nos ambientes quentes e h midos pelo que deve ser garantida uma boa selagem contra a humidade O m dulo CIS constitui atualmente a mais eficiente de todas as tecnologias de pel cula fina expect vel que os custos de produ o ao avan ar se para uma produ o em massa venham a ser consideravelmente mais baixos que o do sil cio cristalino Existe ainda a necessidade de maiores progressos na substitui o da camada tamp o CdS por um composto sem c dmio O potencial perigo que surge com o conte do de sel nio considerado negligenci vel devido sua baixa propor o A sua efici ncia encontra se na casa dos 7 5 a 9 5 A sua forma livre a rea de 1 2 x 0 6m A sua espessura de cerca de 3 mm para o substrato vidro n o solidificado com um revestimento de 0 003 mm A sua estrutura homog nea e de cor preta 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 117 D
66. Efici ncia Energ tica no Edificio Engenharias I da Universidade de Tras os Montes e Alto Douro Por Miguel de Oliveira Duque Cha de Almeida Orientador Doutor Raul Manuel Pereira Morais dos Santos Co orientador Doutor Jos Boaventura Ribeiro da Cunha Disserta o submetida a UNIVERSIDADE DE TR S OS MONTES E ALTO DOURO para obten o do grau de MESTRE em Engenharia Electrot cnica e de Computadores de acordo com o disposto no DR Is rie A Decreto Lei n 74 2006 de 24 de Mar o e no Regulamento de Estudos P s Graduados da UTAD DR 2 s rie Delibera o n 2391 2007 Efici ncia Energ tica no Edificio Engenharias I da Universidade de Tras os Montes e Alto Douro Por Miguel de Oliveira Duque Cha de Almeida Orientador Doutor Raul Manuel Pereira Morais dos Santos Co orientador Doutor Jos Boaventura Ribeiro da Cunha Disserta o submetida a UNIVERSIDADE DE TR S OS MONTES E ALTO DOURO para obten o do grau de MESTRE em Engenharia Electrot cnica e de Computadores de acordo com o disposto no DR Is rie A Decreto Lei n 74 2006 de 24 de Mar o e no Regulamento de Estudos P s Graduados da UTAD DR 2 s rie Delibera o n 2391 2007 Orienta o Cient fica Doutor Raul Manuel Pereira Morais dos Santos Professor Auxiliar c Agrega o da Escola de Ci ncias e Tecnologia da UTAD do Departamento de Engenharias Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro Doutor Jos Boaven
67. MENTO AMBIENTE 37 instaladas em locais onde haja pessoas desde que cumpridas algumas regras Existem em modelos cuja capacidade pode atingir 30kW com temperaturas da gua de 90 C funcionado com rendimentos de cerca de 90 Figura 2 3 Caldeira mural imagem Baxiroca As caldeiras s o equipamentos que devido ao facto de promoverem a combust o potencialmente perigosa devem observar se algumas regras na sua montagem e funcionamento nomeadamente no que se refere ao espa o necess rio sua localiza o no edif cio constru o de chamin s e aos materiais utilizados Relativamente sua instala o destacam se as seguintes regras e instala o de rg os de prote o uma v lvula de seguran a uma v lvula de reten o na tubagem de alimenta o v lvulas de corte para facilitar desmontagem man metro e term metro e instala o de um filtro e um sistema de tratamento de gua principalmente se a caldeira se destinar tamb m produ o cont nua de gua quente e a caldeira dever ser instalada em locais confinados nem abaixo do n vel do solo situa o que se tomaria perigosa principalmente com combust veis gasosos 38 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO e dever ser previsto um espa o suficiente para a caldeira que facilite a circula o do pessoal para manuten o ou para uma eventual desmontagem assim como para a passagem do ar necess rio combust o 2 1
68. Nminserie 6 00 4 10 Por esta raz o o n mero m nimo de m dulos em s rie seria de 6 Nota Deve se escolher sempre um valor mais alto por exemplo 7 8 ou 9 para garantir que a tens o m nima de arranque do inversor seja acautelada 7 C lculo do n mero de fileiras em paralelo tamb m conhecidas como strings O c lculo do n mero de fileiras do nosso sistema fotovoltaico ser determinado pelos seguintes fatores corrente m xima por fileira corrente m xima do inversor TinvDC mas 20 4 4 11 eai ImoduloPmaz 4 9 di O n mero de fileiras N que este sistema pode ter de 4 8 Configura o do gerador fotovoltaico Relativamente configura o do gerador fotovoltaico temos as seguintes limita es calculadas nos passos anteriores n mero m ximo de m dulos em s rie 10 n mero m nimo de m dulos em s rie 6 n mero m ximo de fileiras 4 132 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Sabendo que o n mero total de m dulos fotovoltaicos de 20 vamos adotar como configura o do nosso gerador fotovoltaico Gerador fotovoltaico com 2 fileiras com 10 m dulos em s rie cada de acordo com o esquema apresentado mais frente figura 5 Analisemos esta configura o UMPP 10 C 10 x 28 5 285 0V gt 200V gt OK 4 12 UMPP 70 C 10 x 33 29 332 9V lt 500V gt OR 4 13 Uoc 10 C 10 x 46 63 466 3V lt 500V gt OK 4
69. OSTAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA 149 ar asked z EEE a a e Figura 5 4 Pormenor da cobertura norte instalada uma unidade mural de ar condicionado com uma pot ncia de 3 5 KW 12000 BTU Estranhamente esta unidade tem pot ncia suficiente para climatizar confortavelmente um espa o com at 30 m ou seja tr s vezes a rea que climatiza atualmente Foi tamb m encontrada uma sala sem alunos mas com a ilumina o ligada Uma das janelas tamb m se encontrava aberta e o espa o interior estava quente N o se notou qualquer cheiro estranho na sala dado que com esta situa o acaba por se colocar algum ar novo no interior 5 2 Propostas de aumento de efici ncia Conv m recordar que quando se aborda o tema da efici ncia energ tica importa falar de como vamos conseguir e manter um n vel de conforto t rmico e visual aos utilizadores de um espa o da forma mais econ mica poss vel Nesta sec o abordam se algumas medidas que visam aumentar a efici ncia energ tica do edif cio tendo como vetores a climatiza o ilumina o e energia 150 CAP TULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLU O Figura 5 5 Pormenor de climatiza o na 11 10 5 2 1 Climatiza o ambiente Para isso n o basta olhar apenas para o espa o a climatizar importa tamb m olhar da forma como estamos a gastar energia associada climatiza o de um espa o Quero dizer com isto que todo o circuito de climatiza o dever
70. RODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 137 disjuntor com IN 20 ou 10 A Ao n vel da cablagem do lado AC do inversor liga o inversor portinhola Esta ter as seguintes caracter sticas corrente I 16 A I Pm x U 3680 230 sec o dos condutores S 6mm m nimo exigido pelas RTIE BT tipo de condutor VV 2 x 6mm HO7V U 2 x 6mm ou VAV 2 x 6mm ao n vel da portinhola PC P ver figura 4 18 esta deve ser dimensionada tendo em conta as seguintes caracteristicas deve cumprir a norma EDP DMA C62 815 N I 100 25 A e deve possuir seccionadores fusivel de 10x38mm com fusiveis de IN 16 A Figura 4 18 Portinhola PC P imagem AL 11 Considera es finais dos sistemas de liga o rede De acordo com o descrito anteriormente nos sistemas de microprodu o dever se ter em aten o os seguintes aspetos t cnicos utilizar descarregadores de sobretens es entrada do inversor quando a canaliza o 138 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA longa com comprimentos iguais ou superiores a 15m de canaliza o dever existir um descarregador de sobretens es fotovoltaicas antes do interruptor de corte DC dever ser feita a equipotencializa o da estrutura met lica de suporte dos m dulos fotovoltaicos bem como dos respetivos caixilhos Comportamento real de duas UMPs em 2011 E sempre bom termos a possibilidade de saber o que acontece na rea
71. STEMA DE ILUMINACAO ARTIFICIAL 75 intensidade luminosa curva fotom trica Para isso considera se a fonte luminosa como um ponto e coloca se no centro do diagrama A partir deste ponto a intensidade luminosa medida em diferentes dire es que variam de O a 180 para um plano superior ou para um plano inferior 5LP12673A 3x T26 18W 840 43900 Im me 65 9 Luminance values cd m C0 180 C 90 270 Leo 61 728 L709 89 998 Les 336 1299 UGR 149 16 2 X4H Y8H p70 50 20 0 25H Figura 3 2 Curva fotom trica para a lumin ria 5LP12673A informa o Osram Segundo a propor o da dire o do fluxo luminoso para o plano superior ou inferior da lumin ria elas classificam se segundo a International Commission on Illumination CIE da seguinte maneira informa o CIE e direta quando pelo menos 90 do fluxo luminoso est dirigido para o plano inferior S o utilizadas na maior parte dos ambientes escolares pois fornecerem todo o fluxo luminoso na dire o da superf cie de trabalho Podem causar encandeamento direto e indireto e s o mais apropriadas para uma ilumina o localizada e semi direta quando entre 60 a 90 do fluxo est dirigido para o plano inferior Podem ser aplicadas em salas de aula com efici ncia energ tica aceit vel proporcionando uma menor uniformidade nas paredes e maior no teto Podem diminuir os riscos de encandeamento direto e indireto 76 CAPITULO 3 ILUMINACAO e semi i
72. Ser contudo dada prefer ncia a solu es que necessitem da menor energia poss vel Sem grandes demoras analisaremos j a seguir no cap tulo Energia algumas no es relacionadas com a energia solar t rmica e fotovoltaica assim como a sua import ncia num contexto de EE Energia Solar T rmica e Fotovoltaica 4 1 Introdu o aos sistemas solares t rmicos A energia solar a maior fonte de energia dispon vel na Terra indispens vel para a exist ncia de vida na Terra sendo por isso o ponto de partida para a realiza o dos processos qu micos e biol gicos mais conhecidos Por outro lado a energia proveniente do Sol das mais amigas do ambiente podendo ser utilizada de diversas formas Figura 4 1 O Sol 87 88 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA No centro do Sol ocorre um processo de fus o nuclear dois n cleos de hidrog nio se fundem com um de h lio emitindo para o espa o uma grande quantidade de energia A energia proveniente desta fus o emitida para o espa o na forma de ondas eletromagn ticas Tendo em conta que o Sol se encontra a 143 milh es de quil metros da Terra apenas uma pequena fra o da energia emitida est dispon vel No entanto a energia fornecida pelo Sol durante um quarto de hora superior energia necess ria a n vel mundial durante um ano H tr s m todos principais para capturar a energia do Sol O primeiro consis
73. a es campismo barcos etc Recentemente os resultados de longo prazo conseguidos com testes demonstraram que as reservas referentes sua estabilidade e ao seu comportamento ao longo do tempo eram infundadas pelo que os m dulos amorfos poder o tornar se cada vez mais comuns em grandes sistemas Os m dulos HCI alcan am n veis mais elevados de efici ncia entre todos os comercialmente dispon veis Os m dulos de pel cula fina CIS e CdTe alcan aram a fase de produ o em s rie e t m vindo a ser utilizados em v rias centrais de refer ncia Os chamados semicondutores II V como o arsenieto de g lio GaAs que consiste em elementos do grupo III e do grupo V da tabela peri dica permitem a produ o de c lulas de elevada efici ncia N o s o competitivas Por este motivo s o utilizadas apenas no espa o e para sistemas de concentra o normalmente combinadas com compostos adicionais III V em c lulas sobrepostas Estas c lulas duplas e triplas s o interessantes objetos de investiga o num esfor o que visa estabelecer novos records de efici ncia T picos valores para a efici ncia dos m dulos est o sumariamente apresentados na tabela seguinte organizados de forma decrescente do seu valor de efici ncia em laborat rio 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 121 Tabela 4 3 Efici ncias t picas 4 2 5 Microprodu o e Miniprodu o Tem tr s anos e a mais recente oport
74. a de correntes de ar frio localizadas e fraca renova o de ar o que pode ser insuficiente para diluir odores Deve tamb m ser referido que para se obterem temperaturas de insufla o mais baixas s o necess rias pot ncias mais elevadas para os equipamentos de produ o de frio podendo n o compensar as vantagens que energeticamente adviriam da redu o dos caudais de ar Qual o tipo de condutas que se deve utilizar de alta ou de baixa velocidade De alta m dia ou baixa press o As condutas de alta velocidade de ar conduzem a dimens es reduzidas o que implica uma diminui o do espa o necess rio mas as perdas de carga s o mais elevadas assim como maior o ru do e vibra es Com este tipo de sistemas consegue se realizar arrefecimento apenas com ar exterior normalmente designado por arrefecimento livre free cooling sem a bateria de arrefecimento a funcionar A seguir apresentam se algumas vantagens dos sistemas tudo ar e adaptam se facilmente mudan a aquecimento arrefecimento ou inversa 2 3 TECNOLOGIA DOS SISTEMAS DE AR CONDICIONADO 51 e possibilitam o maior aproveitamento da utiliza o do ar exterior para produzir arrefecimento livre e facilitam a integra o de sistemas de recupera o de energia como seja a utiliza o de recuperadores entre o ar de extra o e o ar novo e podem permitir um controlo rigoroso e mais f cil da HR e total aus ncia de equipamentos cabos el trico
75. acial de lumin rias com l mpadas fluorescentes espelhadas Esse tipo de ilumina o muito usado nas montras para criar sombras nos objetos iluminar superf cies que por sua vez podem funcionam como fontes de luz secund rias indiretas Este tipo de ilumina o pode integrar se com a ilumina o geral sempre que o objetivo seja eliminar o poss vel efeito mon tono de uma ilumina o mais uniforme e ilumina o local a que se obt m quando se ilumina uma rea pequena pr xima da tarefa visual sendo sempre complementada por outros sistemas de ilumina o A ilumina o local pois recomendada quando o trabalho envolve tarefas visuais muito criteriosas e sempre que a forma ou textura exige luz que incida numa dire o particular quando devido a obstru es conhecidas mas igualmente necess rias n o atinge uma determinada rea O ser humano est cada vez mais preparado para lidar com diferen as de luz sejam elas fracas ou fortes No dia e na noite zonas iluminadas pelo sol e na sua aus ncia um ambiente interior e exterior N o apreciamos a uniformidade durante muito 78 CAPITULO 3 ILUMINACAO tempo Uma total uniformidade na ilumina o num determinando espa o cria uma sensa o de monotonia quanto a mim normalmente indesej vel em espa os dedicados a trabalho por exemplo Uma ilumina o uniforme pode dificultar o reconhecimento de objetos as suas reais dimens es e a dist ncia a que se enc
76. ada KWh que passava pelo contador S por curiosidade o par metro 2 80 nestes equipamentos permite saber o total de pot ncia exportada pelo gerador e que a RESP aceitou 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 123 Tabela 4 4 Regimes previstos O Regime Geral Regime Bonificado Pot ncia Instala es at Habitacionais instala es at 3 68KW 5 75KW Condom nios instala es at 11 04K W O valor de venda Contrato com uma dura o de 15 anos igual ao de compra Remunera o realizada com base na tarifa de refer ncia que vigorar data de atribui o do certificado de explora o da unidade de microprodu o Condi es Sem exig ncias Habitacionais instala o de 2m2 de coletor de acesso solar t rmico ou uma caldeira a biomassa com produ o id ntica Condom nios aplica o de medidas de efici ncia energ tica identificadas em auditoria energ tica com retorno de at 2 anos O que de fundamental precisa um futuro Microprodutor saber Muito simples acreditem irei resumir nas tabelas 4 5 e 4 6 os principais procedimentos 124 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Tabela 4 5 Cronologia da Microprodu o Vari vel tempo Vari vel acontecimento Familiarizar se com toda a informa o dispon vel no portal Renov veis na Hora 1 hora Conhecido pelo SRM para as instala es de Microprodu o e por SRMini para as instala es de Min
77. adros institucionais financeiros e jur dicos necess rios para eliminar as atuais defici ncias e obst culos do mercado que impedem uma utiliza o final eficiente da energia e cria condi es para o desenvolvimento e promo o de um mercado dos servi os energ ticos e para o desenvolvimento de outras medidas de melhoria da efici ncia energ tica destinadas aos consumidores finais Enquanto isso em Portugal corria o ano de 1984 quando foi criado o Centro para a Conserva o da Energia CCE denunciava a preocupa o com a ado o de uma pol tica de utiliza o racional e eficiente da energia Em 2000 o CCE sofreu uma reestrutura o dando lugar Ag ncia para a Energia AGEN que em Dezembro de 2001 se passou a chamar ADENE Tem como miss o o desenvolvimento de atividades de interesse p blico no mbito das energias renov veis e da utiliza o racional da energia assumindo se junto dos agentes econ micos e dos consumidores como instrumento de interven o e dinamiza o de atividades e comportamentos que conduzam gest o do consumo de energia e ao aproveitamento dos recursos end genos Plano Nacional para o Desenvolvimento Econ mico e Social PNDES 2000 Ao n vel nacional foi desenvolvido o Plano Nacional para o Desenvolvimento Econ mico e Social 2000 2006 Neste documento o Governo definia os v rios objetivos ambientais a serem alcan ados no per odo definido EcoEDP IN O Programa Nacional para as Al
78. al de produ o das pastilhas de sil cio cristalino Para al m disso por raz es mec nicas a pastilha cortada requer uma espessura de cerca de 0 3mm Para reduzir as elevadas perdas de material e aumentar a sua explora o foram desenvolvidos diferentes tipos de procedimentos de laminagem de faixas que permitem produzir l minas diretamente a partir do banho de fus o do sil cio J det m a espessura da futura pastilha precisando apenas que a sua superf cie lisa seja cortada em pe as com a ajuda de raios laser C lulas de sil cio policristalino EFG O processo EFG de Edge defined Film Fed Growth foi utilizado na produ o industrial em s rie durante muitos anos Um corpo de forma octogonal feito em grafite imerso no banho de sil cio e retirado de seguida O resultado s o tubos octogonais com 5 6m de comprimento uma largura lateral de 10cm e uma espessura m dia de parede de 0 28mm As pastilhas prontas para serem usadas s o cortadas dos oito lados do oct gono Deste modo perde se menos de 10 do material Ap s a contamina o do material com f sforo e a uni o da camada de contato posterior as pastilhas s o equipadas com contatos el tricos no lado frontal e com uma camada de AR Apesar do sil cio EFG ser policristalino apresenta um pequeno n mero de fronteiras entre n cleos e reduzidos defeitos no cristal Por este motivo as c lulas assemelham se mais a uma c lula monocristalina tanto na sua apar
79. ala es Para uma escolha mais sustentada apresentam se de seguida as caracter sticas fundamentais esquemas de funcionamento e da representa o das evolu es do ar no diagrama psicrom trico bem como algumas vantagens e desvantagens de cada um dos sistemas acima listados 2 3 1 Sistema tudo ar O que identifica os sistemas tudo ar que eles devem prover todas as necessidades de arrefecimento As necessidades de aquecimento podem ou nao ser providas 2 3 TECNOLOGIA DOS SISTEMAS DE AR CONDICIONADO 49 por esses sistemas Uma classifica o dos sistemas tudo ar a que se apresenta a seguir segundo a American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers ASHRAE Basicamente h duas grandes classes via simples quando o aquecimento e o arrefecimento do ar s o feitos em s rie a mesma rede de condutas distribui o ar frio ou quente a todas as unidades terminais via dupla quando o aquecimento e o arrefecimento do ar s o feitos em paralelo ou quando o arranjo das baterias de aquecimento e de arrefecimento um misto s rie paralelo Nos sistemas de via simples utilizada uma s conduta para a distribui o do ar at uma zona ou um local enquanto nos de via dupla poder ser utilizada uma conduta como o caso dos sistemas multi zona ou duas nos casos de dupla conduta para os casos sejam de volume de ar constante ou vari vel Na tabela seguinte apresenta se uma lista de alguns dos s
80. am Acedido em 24 de Janeiro e 21 Abril de 2012 em http catalog myosram com xxi 73 74 75 informagao RenovaveisnaHora Acedido em 1 de Fevereiro de 2012 em http www renovaveisnahora pt web srm estatisticasl 100 informa o UN Acedido em 29 de Maio de 2012 em http unfccc int kyoto_protocol items 2830 php 11 informa o Zantia Acedido em 29 de Janeiro de 2012 em http www zantia com 152 Magazine R 2010 Dossier Bioenergia n 4 pp 90 Publindtstria 159 Mendon a P 2005 Estrat gias para a Redu o do Impacto Ambiental de Constru es Solares Passivas em Climas Temperados PhD thesis Universidade do Minho 27 180 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Pacer 1996 Centrales Photovoltaiques Guide pour le dimensionnement et la r alisation de projets 89 93 Pereira F 2011 Curso T cnico Instalador de Energia Solar Fotovoltaica Publindustria 114 116 117 118 Quercus Durban Cimeira do clima em durban Acedido em 14 de Janeiro de 2012 em http www quercus pt scid webquercus defaultArticleViewOne asp categoryID 567xarticleID 3679 15 Uponor 2011 Manual T cnico Sistema Uponor para Instala es de Aquecimento por Radiadores 39 Corre es vers o provis ria da disserta o de mestrado Efici ncia Energ tica no Edif cio Engenharias I da Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro Ap s realiza o das provas de mestrado no dia 28 de janeiro de 2013 foram sugerid
81. andemente afetado logo que a temperatura do ar exterior se aproxima de 0 C em virtude do gelo que se forma no evaporador sendo necess rio parar o ciclo normal de funcionamento e proceder descongela o do evaporador 44 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO Bomba de calor ar gua Apresenta se quase sempre sob uma forma compacta ou seja com o compressor evaporador condensador restantes acess rios e automatismos dentro do mesmo compartimento figura 2 9 Todos os componentes s o id nticos aos descritos para a bomba de calor ar ar exce o do condensador evaporador durante o ciclo de arrefecimento se a bomba de calor for revers vel Este um permutador de calor ar gua da a designa o geralmente de duplo tubo em cobre ou um permutador de placas Em bombas de calor de pequena dimens o raramente se utilizam permutadores do tipo shell and tube e a im a k 1 kes Figura 2 9 Bomba de calor ar gua imagem Carrier semelhan a da bomba de calor ar ar esta apresenta uma caracter stica de funcionamento sens vel s varia es da temperatura exterior e exatamente no mesmo sentido 2 2 O arrefecimento ambiente O arrefecimento ambiente por meios mec nicos de pequenos edif cios de habita o tais como vivendas apartamentos ou at mesmo partes de edif cios para outras 2 2 O ARREFECIMENTO AMBIENTE 45 atividades era at h pouco tempo uma t cnica pouco utilizada e
82. anto ocupado podendo necessitar de aquecimento durante os per odos de n o ocupa o como por exemplo durante a noite Para a primeira situa o importante determinar priori para que condi es exteriores o sistema dever mudar do regime de arrefecimento para o de aquecimento ou vice versa costume designar a temperatura do ar exterior para a qual o arrefecimento n o mais necess rio de temperatura de n o arrefecimento change over temperature 2 3 TECNOLOGIA DOS SISTEMAS DE AR CONDICIONADO 55 Pode se acrescentar que mais correto do que determinar aquela temperatura sera determinar a banda de temperaturas para as quais n o mais necess rio o arrefecimento Muitas vezes se tal precau o n o for tomada podem ocorrer mudan as frequentes entre os ciclos de arrefecimento e de aquecimento durante certas pocas do ano A transi o da situa o de funcionamento em regime de Ver o para uma interm dia onde os ganhos de calor exteriores s o menores devido a uma temperatura mais baixa e eventualmente devido tamb m a menores ganhos solares o que acontece para algumas orienta es dever ser feita gradualmente aumentando a temperatura do ar prim rio para que os locais com menores ganhos de calor n o fiquem sub arrefecidos A segunda situa o dita de nonchangeover ou apenas arrefecimento diz respeito a edif cios onde muito raramente seja necess rio aquecimento Nesses casos quase sem
83. artir do n cleo de sil cio monocristalino produzido sil cio monocristalino no topo da barra medida que esta arrefece O material impuro fica de prefer ncia no banho de fus o A efici ncia encontra se entre os 15 e os 18 no caso do sil cio de Czochralski Sao produzidas c lulas redondas semiquadradas ou quadradas dependendo da quantidade que retirada do cristal nico As c lulas redondas s o mais baratas do que as semiquadradas ou as quadradas uma vez que se perde menos material durante a sua produ o No entanto raramente s o utilizadas em m dulos standards devido sua explora o ineficaz do espa o Para m dulos especiais utilizados em sistemas de integra o em edif cios para os quais desej vel algum grau de transpar ncia ou 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 109 para sistemas solares dom sticos as c lulas redondas constituem uma boa alternativa T m maioritariamente 10x10cm mas tamb m podem ter 12 5x12 5cm e mesmo 10 12 5 ou mesmo 15cm de di metro A sua espessura ronda os 0 3mm numa estrutura homog nea Numa gama de cor azul escuro para preto com AR e cinza sem Fabricantes deste tipo de c lulas podemos enumerar alguns desde Sanyo LG Suntech CNPV S energy Bosch BP Solar Helios Isofoton Sharp e Shell Solar C lulas de sil cio policristalino O processo de produ o mais comum para o sil cio policristalino o de fundi o de lingotes O
84. as pelos elementos do j ri algumas melhorias que implementadas ir o ao encontro de um documento mais correto e por isso mais robusto S o elas 1 foi eliminada a cita o de Al Gore no resumo p gina ix 2 foram eliminadas na p gina 1 as palavras comunidade cientifica tendo sido substitu das por amigos 3 foi eliminada a figura 3 1 na p gina 66 4 foram colocadas numa tabela 2x2 as figuras 3 3 3 4 3 5 e 3 6 p ginas 73 74 75 e 76 respetivamente 5 na p gina 73 foi colocado o i na palavra Edson 6 foi itimizado algum texto na p gina 103 7 foi eliminado conte do Nota no final da p gina 139 pois j se encontrava ideia id ntica na p gina anterior 8 nas tabelas 5 1 e 5 2 localizadas na p gina 175 foram eliminadas as colunas PAU e PR A O autor Miguel Ch Almeida malmeida vodafone pt 351 919 021 748
85. ata o de Empresas de Servi os Energ ticos ESE estimulando a economia atrav s da atividade destas empresas ao abrigo de Contratos de Servi os Energ ticos regulados pelo Decreto Lei n 29 2011 ADENE EcoAP EEAP 1 5 Conforto t rmico e visual Os edif cios como em qualquer outro produto devem ser pensados e projetados com o objetivo de proporcionar aos seus utilizadores a satisfa o no desempenho das atividades neles desenvolvidas Essa satisfa o deve ser conseguida nas melhores condi es econ micas considerando n o s os custos iniciais de constru o mas tamb m os afetos explora o e manuten o ou seja fixando valores aceit veis para a rela o custo global qualidade EC CTEH Para se poder avaliar a satisfa o de exig ncias de conforto t rmico indispens vel estabelecer valores que quantifiquem os v rios fatores que influenciam esse conforto a partir dos quais ser depois poss vel fixar regras de qualidade para a constru o Sao diversos os fatores que afetam o comportamento t rmico dos edif cios e existem interdepend ncias entre os par metros que os caracterizam podendo no entanto ser analisados de acordo com o enquadramento nos seguintes aspetos gerais e Condi es ambientais exteriores caracteriza o clim tica 1 5 CONFORTO TERMICO E VISUAL 23 e Condi es ambientais interiores conforto termo higrom trico e Caracter sticas construtivas tipologia e caracter
86. atmosfera Por outro lado quando o Sol se encontra com um ngulo mais baixo a radia o percorre um caminho mais 90 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA longo sofrendo a radia o solar uma maior absor o e difus o e estando dispon vel uma menor intensidade de radia o O fator Massa de Ar MA define se como a medida do n mero de vezes que o caminho da luz solar at superf cie da terra corresponde espessura de uma atmosfera Usando esta defini o com o Sol numa posi o vertical fis 90 obt m se um valor de MA 1 A radia o solar no espa o sem influ ncia da atmosfera terrestre considerada tendo um espectro de MA 0 Ao passar pela atmosfera terrestre a intensidade da radia o reduzida devido a reflex o causada pela atmosfera absor o atrav s de mol culas na atmosfera O3 H20 Os CO2 dispers o de Rayleigh dispers o de mol culas de ar e dispers o de Mie difus o de part culas de p e contamina o do art A nebulosidade ou o estado do c u um segundo fator decisivo depois das condi es astron micas a afetar a disponibilidade de radia o solar A energia irradiada tal como a quantidade de radia o difusa e direta varia com a quantidade de nuvens Com base em dados de irradia o difusa e direta para a cidade de Lisboa por exemplo verifica se que a propor o m dia da radia o solar difusa de 40 da radia o global sen
87. ber durante as visitas t cnicas as UTA s n o est o a ser controladas de uma forma mais ou menos inteligente por nada pelo que com a introdu o de um simples termostato poder amos dar ordens simples de ON OFF ao equipamento e sua v lvula de tr s vias permitindo assim que quando a sala estivesse satisfeita de calor ou de frio a UTA se desligasse e n o permitisse atrav s da mesma ordem v lvula de tr s vias a entrada de energia calor ou frio nas suas baterias Nas salas que partilham com outras a mesma fonte de calor ou de frio UTA o controlo j iria implicar um maior custo e um desafio de maior complexidade 152 CAPITULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLUCAO Contudo o controlo teria que continuar a ser realizado ao nivel de um termostato ambiente no espa o mas este atuaria apenas nos seus registos localizados nas condutas De uma forma direta n o desligaria o equipamento fonte nem a sua v lvula de tr s vias Mas nada que n o devesse j estar contemplado no projeto inicial Um equipamento como o da figura 5 7 segundo a tabela de pre os do distribuidor Zantia em 2011 custaria 273 60 IVA gt St RO RAS M O RENAN A 4 Figura 5 7 Cronotermostato Digital informa o Zantia Apesar de ter encontrado efici ncias de ventila o de 80 segundo documento Perguntas e Respostas Frequentes RSECE Energia ponto G 10 ADENE PR nas salas de aula n o me deparei com nenh
88. caldeira e segue o sentido da alimenta o chegando at caldeira Os trajetos de cada radiador s o id nticos em comprimento pelo que n o se requer uma regula o 40 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO de caudal Na figura 2 6 mostra se um sistema de instala o em que os emissores est o instalados em serie isto o retorno do primeiro radiador faz de ida do segundo por sua vez o retorno deste faz de ida para o terceiro e assim sucessivamente at voltar a caldeira Este tipo de circuito recebe o nome de anel Circuito monotubo Figura 2 6 Monotubo Tal como nos mostra a figura 2 6 a gua entra na v lvula monotubo uma parte dessa agua e distribu da pelo emissor enquanto a restante ir diretamente para o retorno misturando se com a agua de sa da do emissor A gua de retorno a menor temperatura e aproveitada para alimentar o emissor seguinte do anel Neste caso as temperaturas da gua s o diferentes em cada emissor Por isso os ltimos emissores do anel t m que ser ligeiramente sobredimensionados para compensar essa descida de temperatura Das solu es apresentadas a mais usada a primeira em retorno invertido ou direto 2 1 O AQUECIMENTO AMBIENTE 41 2 1 4 Tecnologia de aquecimento com bomba de calor E uma t cnica mais recente do que o aquecimento com caldeira Baseia se segundo um ciclo frigor fico figura 2 7 mas em que o objetivo pretendido se situa ao n vel da fonte
89. capacidade do bet o em termos de armazenagem de calor energia A satisfa o das exig ncias de conforto t rmico no interior dos edif cios assenta em determinados padr es definidos tendo em conta uma perspetiva de custo qualidade e a preocupa o de redu o de consumos energ ticos Pode ser conseguida desde que no projeto dos mesmos sejam contempladas determinadas disposi es construtivas a maioria das quais aplicadas envolvente das habita es A avalia o da qualidade t rmica de projetos de edif cios a metodologia capaz de 26 CAP TULO 1 INTRODU O estabelecer o relacionamento entre os valores dos par metros t rmicos caracter sticos do projeto e os valores de refer ncia fixados de forma a satisfazer as exig ncias de conforto dos seus utentes 1 7 Tecnologias ativas e passivas de climatiza o A no o de ativa ou passiva neste contexto tem muito a ver com a introdu o ou n o de elementos mec nicos no sistema centralizado ou n o de climatiza o Ou seja toda a constru o civil residencial ou de servi os que na sua conce o n o possua qualquer elemento mec nico com objetivo nico de climatiza o ambiente ou de guas Quentes Sanit rias AQS podemos afirmar que este edif cio n o tem qualquer tecnologia ativa de climatiza o Na sua falta entra em cena as possibilidades passivas de climatiza o Essas levar nos o a conceitos que talvez fujam um pouco orienta
90. clim ticas 1 4 PANORAMA E LEGISLACAO NACIONAL E EUROPEIA 15 A pressao feita pela UE foi determinante para este acordo Um seu representante disse mesmo conseguimos colocar isto no mapa fazendo com que os principais emissores como os Estados Unidos a India e a China entrem num plano que ir garantir um acordo global abrangente Apesar do sucesso o acordo s ser assinado em 2015 e posto em pr tica em 2020 O que dizem os cientistas que at l j se tem mesmo que inverter as emiss es de gases poluentes e de efeito de estufa Francisco Ferreira vice presidente da Quercus chegou mesmo a comentar a respeito do eventual sucesso da cimeira acho que deve ser um entusiasmo muito contido porque o grau de ambi o e a necessidade que n s temos de resolver o problema para garantir que a temperatura n o sobe para al m daquilo que aceit vel para n o termos consequ ncias dram ticas vai ser muito dif cil de conseguir Quercus Durban RIO 20 United Nations Conference on Sustainable Development Confer ncia das Na es Unidas sobre o Desenvolvimento Sustent vel batizada de Rio 20 marca os 20 anos da Eco 92 a c pula sobre meio ambiente realizada no Rio de Janeiro em 1992 Faz parte do ciclo de confer ncias ambientais da ONU que teve in cio em 1972 em Estocolmo Su cia Acontecer entre os dias 13 e 22 de Junho de 2012 A Rio 20 reunir mais uma vez chefes de Estado e de Governo e entidades da soci
91. climatizar Mendonga 2005 1 8 Fontes de energia renovavel Energias Renov veis s o todas aquelas cuja taxa de utiliza o inferior sua taxa de renova o S o por isso fontes inesgot veis de energia obtidas a partir da Natureza O sol o vento e a gua s o delas alguns exemplos Podemos assim destacar e a Energia Solar a energia proveniente do Sol poder se converter ou em eletricidade ou em calor exemplo disso s o os coletores solares t rmicos e pain is fotovoltaicos para aquecimento ambiente e ou guas quentes sanit rias ou produ o de eletricidade respetivamente e a Energia E lica energia proveniente do vento pode converter se em eletricidade atrav s de turbinas e licas e a Energia H drica a energia proveniente da gua dos rios das mar s e das ondas pode ser convertida em energia el trica atrav s da constru o de barragens e a Energia Geot rmica energia proveniente do interior da terra Pode atrav s do calor promover o aquecimento ambiente ou de AQS Quando se fala de energias renov veis estamos a referir nos a um grande n mero de tecnologias que podem disponibilizar servi os de energia na forma de eletricidade aquecimento e arrefecimento e solu es de transporte de maneira sustent vel As quest es que se colocam ao sector das energias renov veis n o devem concentrar se por exemplo apenas em saber se o sistema de energia deve ter uma estrutura 28
92. continua DC Cabos de corrente alterna AC Figura 4 7 Esquema de princ pio de um sistema fotovoltaico ligado RESP imagem EDP Antigamente o local mais escolhido para a instala o do grupo de m dulos era no telhado dos edif cios Mais tarde a integra o dos sistemas fotovoltaicos em diferentes tipos de edif cios tem vindo a ganhar o espa o merecido 102 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Um outro tipo de projeto tamb m em franca expansao o dos grandes projetos fotovoltaicos que sao construidos a superficie do solo originando grandes centrais fotovoltaicas ligadas a uma rede p blica Este tipo de projeto fotovoltaico tem vindo a ser promovido por empresas operadoras do sector el trico prova de um sistema ligado RESP a figura 4 8 seguinte Figura 4 8 Sistema fotovoltaico com liga o rede em rea urbana MARL Lisboa Portugal imagem MARL Uma das grandes instala es de refer ncia em Portugal e que j tive oportunidade de visitar fica localizada na freguesia de Brinches concelho de Serpa numa das zonas mais ensolaradas da Europa Podemos a encontrar a central fotovoltaica H rcules figura 4 9 Com uma rea total de 64ha coberta por 52 mil pain is fotovoltaicos com a pot ncia de 11 MWp Os m dulos encontram se 2 metros acima no solo permitindo assim que o terreno continue a servir para o pastoreio Este projeto tem a capacidade para fornecer
93. d Photovoltaic Solar Energy Off and On grid Systems Photovoltaic Microproduction and Miniproduction XIV Agradecimentos Um profundo agradecimento ao meu orientador o Prof Raul Morais dos Santos pela global orienta o e infinita disponibilidade Ao Prof Boaventura Cunha um muito obrigado tamb m pela revis o final ao documento Ao Sr N brega e Sr Santos t cnicos de manuten o na UTAD um agradecimento especial tamb m pela enorme paci ncia quando com enorme paix o me apresentaram os espa os e equipamentos relevantes ao desenvolvimento deste trabalho Para as amigas facebookianas Adriana Fascina Camila Lamar o Catarina Gil Catarina Veiga Rita Ferreira e M nica Marques que numa fase inicial do trabalho atrav s do Facebook apresentaram e deram a conhecer as suas ideias sobre o tema da efici ncia energ tica um especial abra o A Joana pelo seu tempo um especial obrigado A Rita pela amizade que nos une um emocionado agradecimento Finalmente um eterno obrigado aos meus pais Maria de Lurdes e Alberto UTAD Miguel de Oliveira Duque Vila Real 7 de Outubro de 2012 Cha de Almeida XV Indice geral WET Resumo Abstract Agradecimentos ndice de tabelas ndice de figuras Gloss rio acr nimos e abreviaturas 1 Introdu o 1 1 Objetivos e motiva o o eco ccena ra ax nas 1 2 Estrutura da disserta o 2 ooa 1 3 Efici ncia energ tica oaoa 1 4 Panorama e legi
94. da tabela de pre os a l mpada mais pr xima que encontrei foi a ST 8 HA5 750 SubstiTUBE Advanced 25 5W 230V S o l mpadas tipo T8 26mm com 25 5 W de pot ncia 1513mm de comprimento e com 2050 Lumen O custo do grupo l mpada e arrancador de 131 59 IVA Neste espa o e por raz es que se predem essencialmente com seguran a foi considerado 5 2 PROPOSTAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA 163 que a iluminacao funcionaria durante 24 horas por dia e em 365 dias por ano 8760 horas ano A lumin ria instalada constitu da por uma l mpada como atr s descrito consome 613 20 KWh ano enquanto a nossa alternativa consumir 227 76 KWh ano Temos logo aqui uma redu o de 50 10 por lumin ria e por ano para o custo do KWh foi considerado o valor de 0 13 KWh Ap s um pouco mais de dois anos e meio 23009 horas encontramo nos com o investimento recuperado se pensarmos apenas na troca do equipamento quando a vida de utiliza o prevista de 40000 horas Uma segunda solu o poder passar pela substitui o tamb m dos balastros ferromagn ticos existentes por balastros eletr nicos O balastro aconselhado comercialmente da gama OSRAM QUICKTRONIC FTT8 modelo QT FIT8 1 x 58 70 que est avaliado em 22 00 IVA Na tabela de pre os da OSRAM a l mpada mais pr xima que encontrei foi da gama LUMILUX ENERGY SAVER modelo L 51W 840 ES uma l mpada tipo T8 26mm com 51 W de pot ncia 1500mm de comprimento
95. de iluminagao 71 3 3 Integra o de luz natural artificial a ooa 80 3 4 Zonas e projeto de ilumina o oao oo a a ee ee 81 3 5 Atividades visuais nas salas de aula o 00a a a a aa 83 DO PONG 124 e dened Chee ed dnei EA E eld E Bald 86 Energia Solar T rmica e Fotovoltaica 87 4 1 Introdu o aos sistemas solares t rmicos 87 4 1 1 Bibliotecas astron micas e meteorol gicas 88 4 1 2 A import ncia da orienta o aoo ooo 91 41 3 Recursos energ ticos cscasrrrna sacas ee eS 93 4 14 Mudan as clim ticas 2 6 ee aaa 93 4 1 5 Argumentos conhecidos 00020000 94 4 1 6 Iniciativa p blica gua quente solar para Portugal 95 4 1 7 Medida Solar T rmico 2009 96 4 2 Introdu o aos sistemas solares fotovoltaicos 98 4 2 1 Sistema isolado aut nomo 08 98 4 2 2 Sistema ligado a uma rede ptblica 2 100 4 2 3 Efeito fotovoltaico e fun o da c lula solar 103 AA Tipodecdila o ces feat Dee as PA PH eo mes 107 4 2 5 Microprodugao e Miniprodu o 121 Oe DO srs bk hh es rs Chee bee he oe KER 142 5 Caso de estudo e proposta de solu o 145 Ob Ms amp pb a Ss bd DD eee we RS eS eS 145 5 2 Propostas de aumento de efici ncia 00 149 9 2 1 Climatiza o ambiente 0000004 150 5 2 2 Inimina o ambiente 2 465 2k eee w
96. do necessitamos de saber logo partida que consumos temos em m os assim como o respetivo perfil ao longo do dia e dos meses de um ano Esses valores foram nos disponibilizados de uma forma indireta S o segundo o respons vel do bar realizados todos os dias e durante os cinco dias da semana n o considerando todo o m s de Agosto 50 pequenos almo os e 50 almo os Ora habitual usar se um valor equivalente de 1 litro de gua quente por pequeno almo o e entre 5 e 10 litros por refei o Na nossa simula o iremos utilizar 5 litros por refei o Assim sendo obtemos 50 litros para os pequenos almo os e 250 litros para as refei es Obtemos assim uma necessidade de 300 litros de gua quente por dia Como j foi analisado em cap tulo anterior o programa oficial em Portugal reconhecido pela DGEG para o dimensionamento de sistemas solares t rmicos o SolTerm Ap s algumas simula es e ap s ter imposto algumas condi es iniciais de projeto conseguiu se encontrar o melhor sistema solar t rmico para o bar do edif cio em estudo Mas vamos acompanhar a simula o Inicialmente define se a regi o Seguidamente caraterizamos todo o sistema solar t rmico desde o coletor at ao acumulador passando pelas tubagens apoios e perfis de consumo esperados Afina se o sistema obtido podendo se otimizar algumas componentes como sendo o azimute a fra o solar a acumula o e tamb m o desperd cio entre ou
97. do que nos meses de inverno esta propor o aumenta O valor do somat rio da m dia anual da irradia o solar global valor importante para o dimensionamento de sistemas solares encontra se entre aproximadamente 1400 KWh m em Vila Real e 1700 KWh m em Faro com um incremento de Norte para Sul No entanto a varia o da radia o solar til entre o Sul e o Norte de Portugal aproveitada por um sistema solar para aquecimento de gua n o significativa Durante o ano a irradia o solar global sofre varia es ao longo do dia Esta varia o sobretudo influenciada pela radia o direta Para al m da irradia o solar global o n mero de horas de luz a insola o tamb m Informa o Wikip dia acedida em 3 de Mar o de 2012 em http pt wikipedia org 4 1 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES T RMICOS 91 Quantidade Total de Radiacao Global Inferior a 140 kcaliem2 Entre 140 a 145 kca om2 Entre 146 e 150 kcatem2 Entre 160 e 155 kcalvom2 Entre 180 165 kcalom2 Entre 180 e 1665 kca em2 Superior a 170 kcaliomZ Figura 4 3 Radia o global anual em Portugal informa o APA frequentemente utilizado para o dimensionamento de sistemas solares Em Portugal estes valores variam entre 1800 e 3100 horas por ano 4 1 2 A import ncia da orienta o Os dados e figuras que se apresentaram at agora referem se a uma superf cie horizontal recetora por exemplo um telhado em forma de terra
98. e estabelece como meta a substitui o at 2010 de 5 75 dos combust veis rodovi rios gas leo e gasolina por biocombust veis esta diretiva foi transposta para a ordem jur dica nacional em Mar o de 2006 DL n 62 2006 21 de Mar o tendo sido concedido aos biocombust veis a isen o total ou parcial do Imposto Sobre os Produtos Petrol feros ISP A Diretiva Comunit ria 2005 32 CE Conce o ecol gica dos produtos que consumem energia Define os requisitos de conce o ecol gica dos produtos que consomem energia e que altera as Diretivas 92 42 CEE do Conselho e 96 57 CE 18 CAP TULO 1 INTRODU O e 2000 55 CE do Parlamento Europeu e do Conselho A conce o ecol gica dos produtos constitui um elemento essencial da estrat gia comunit ria para a pol tica integrada dos produtos Sendo uma abordagem preventiva que visa otimizar na fonte o desempenho ambiental dos produtos ao mesmo tempo que conserva as respetivas caracter sticas funcionais apresenta novas e efetivas oportunidades para o fabricante o consumidor e a sociedade em geral A Diretiva Comunit ria 2006 32 CE Utiliza o final de energia e aos servi os energ ticos p blicos e que revoga a Diretiva n 93 76 CE do Conselho e estabelece objetivos e instrumentos que devem ser utilizados para incrementar a rela o custo efic cia da melhoria da efici ncia na utiliza o final de energia Estabelece objetivos indicativos mecanismos incentivos e qu
99. e pode operar o sistema de ilumina o Os interruptores assim como eventualmente aut matos Em segundo a estrat gia de controlo dessa mesma ilumina o que deve ser decidida no mesmo instante de projeto do sistema de ilumina o do edif cio Deve ser apropriado fonte de luz aos restantes componentes 3 2 SISTEMA DE ILUMINA O ARTIFICIAL 79 do sistema e disposi o das lumin rias nos ambientes Nas escolas um sistema de controlo da ilumina o artificial deveria ser sempre fun o da luz natural dispon vel mas tamb m da ocupa o existente Um sistema de ilumina o baseado neste conceito pode incorporar os seguintes componentes e varia o da intensidade da fonte luminosa dimming e sistemas controlados por um rel gio e sistemas controlados por c lula fotoel trica e sistemas controlados por um detetor de presen a normalmente por infravermelhos e painel tipo liquid crystal display LCD onde poss vel atrav s de software espec fico controlar o estado de funcionamento e dimming de um n mero elevado de lumin rias Dos objetivos principais de um sistema de controlo de ilumina o temos a sua flexibilidade o conforto para os utilizadores mas acima de tudo a economia Os componentes mais empregues s o Os interruptores simples foto sensores sensores de presen a Os interruptores simples s o os mais utilizados nas escolas especialmente no parque escolar p blico que
100. edade civil ONGs Universidades e Institutos para rever os principais temas protocolos conven es e recomenda es que resultaram da Eco 92 Entre eles est o a Declara o do Rio sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento a Agenda 21 e as conven es quadro sobre Mudan as Clim ticas Biodiversidade e Combate Desertifica o Al m dessas quest es que voltam a ser debatidas dois temas centrais foram selecionados O principal a transi o para a chamada economia verde que prop e a ado o de um novo sistema produtivo com base na baixa emiss o de GEE na efici ncia no 16 CAP TULO 1 INTRODU O uso dos recursos naturais e na inclus o social O segundo tema central a politica global que levar ao desenvolvimento sustent vel ou seja como os pa ses se v o organizar em termos de leis acordos e protocolos para colocar esse novo modelo socioecon mico em pr tica Outros assuntos ir o ter espa o na confer ncia entre eles a energia a alimenta o e agricultura o emprego e a inclus o social as cidades sustent veis a gua os oceanos e os desastres naturais esperado desta reuni o por m mais do que um balan o da Eco 92 O resultado final deve ser condensado num documento de cunho pol tico onde todos os pa ses se comprometam a fazer as transforma es necess rias rumo tal economia verde Ser num pa s dominado pelo petr leo o Qatar mais precisamente em Doha que ter luga
101. ee ea a 154 5 2 3 Energia solar t rmica e fotovoltaica 166 o DM ns ba Ee EAR RD E ie FR e eS 170 6 Conclus es e trabalho futuro 173 Refer ncias bibliogr ficas 177 xix Indice de tabelas CE 2 1 Tipos de sistemas tudo ar 0 00 ee eee eee 49 2 2 Tipo de v lvulas utilizadas no controlo de sistemas HVAC 62 3 1 Temperatura e apar ncias associadas a l mpadas 12 3 2 Alguns exemplos de l mpadas informa o Osram 74 BA Sie ssa he eae bd ee Gh EEE 92 4 2 Medida Solar T rmico 2009 02 0 00008 97 do Ehcicncias UPI srs ee eee dra es DA o a SSeS we 121 da Regimes IOVS es pos po ea toa ee SG ee ee Cp A 123 a5 Cronologia da Microprodu o 224 244 424644 2402 44 244 124 4 6 Cronologia da Microprodu o cont 2 2 02202 ee 125 47 Caracteristicas do m dulo se ceed sae dbase sina ds a 126 4 8 Caracter sticas do inversor 00 002 eee eee 128 4 9 Algumas caracter sticas do gerador fotovoltaico 133 410 Informa o da UMP fixo 644 25 ed ddd eae aa ga A 139 4 11 Informa o da UMP seguidor r misce d wb eee esses 140 5 1 Resumo ilumina o solu o Ij oe so cesca sorta sraka 170 xx 5 2 Resumo ilumina o solu o II 2 eee eee ee xxii Indice de figuras CE 11 UTAD Edificio Engenharias I oa eosa so odorata darem 6 1 2 Fotografia de l deres durante a Confer ncia 10 1 3 Mapa dos
102. ema no que respeita ventila o s o as seguintes e apenas a que resulta das entradas de ar atrav s de janelas sem qualquer controlo adequado que n o seja a simples atua o das pessoas No entanto a exist ncia de ventiladores de extra o pode criar uma depress o no interior do edif cio e assim o ar exterior infiltrar se atrav s de portas ou de janelas Este processo n o eficiente porque o ar entra quente e h mido no ver o e frio e seco no inverno podendo mesmo em alguns casos conduzir a situa es de desconforto e abertura nas paredes exteriores com tomadas de ar para as unidades terminais as quais nestes casos dever o ser dimensionadas para tais fun es e atrav s de uma rede interior de condutas para cada zona O sistema tudo gua tem como principal vantagem a facilidade de permitir controlar individualmente a temperatura de cada espa o mas simultaneamente a desvantagem de n o garantir o controlo da humidade relativa A filtragem em geral pouco eficiente com este sistema quando se compara com os sistemas tudo ar Duas desvantagens operacionais que podem jogar em desfavor deste sistema s o a necessidade de ocupa o de espa o dentro dos locais a climatizar e a exist ncia de manuten o dentro desses espa os Os circuitos de distribui o de gua Tal como no sistema ar gua tamb m podem ser de dois tr s ou quatro tubos sendo o primeiro e o ltimo os mais util
103. emetidos para tr s acontecendo de modo semelhante com os negativos na rea do tipo p criado um campo el trico que se mant m contr rio ao movimento dos portadores de carga Por esta raz o a difus o n o se mant m infinitamente Se um semicondutor pn uma c lula solar exposta luz solar os fot es s o absorvidos pelos eletr es As liga es entre eletr es s o quebradas com este fornecimento de energia Os eletr es livres s o conduzidos atrav s do campo el trico para a rea do tipo n As lacunas assim criadas seguem na dire o contr ria para a rea do tipo p Todo este processo designado por efeito fotovoltaico A difus o dos portadores de carga at aos contatos el tricos produz uma tens o na fronteira da c lula solar Se n o estiver ligada a nenhuma carga obtido a tens o em circuito aberto da c lula solar Se o circuito el trico estiver fechado a eletricidade pode ent o fluir 106 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Estrutura e fun o de uma c lula de sil cio cristalino A c lula solar cl ssica de sil cio cristalino composta por duas camadas de sil cio contaminadas de diferentes impurezas A camada orientada para o Sol est contaminada negativamente com f sforo a camada inferior est contaminada positivamente com boro produzido um campo el trico na jun o das duas camadas que conduz separa o das cargas eletr es e lacunas libertadas pela luz s
104. energia el trica a 8000 lares e evitar a emiss o de cerca de 19 mil toneladas de di xido de carbono por ano A sua constru o foi iniciada em Maio de 2006 e a inaugura o a 28 de Mar o de 2007 As empresas propriet rias deste parque s o a GE Energy Financial Services a Powerlight Corporation e a portuguesa Catavento 2Informa o Wikip dia acedida em 1 de Fevereiro de 2012 em http pt wikipedia org wiki Energia solar em Portugal 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 103 Figura 4 9 Sistema fotovoltaico com liga o rede central fotovoltaica H rcules 24 Julho 2009 4 2 3 Efeito fotovoltaico e fun o da c lula solar A palavra fotovoltaica significa sistema capaz de converter a luz diretamente em energia el trica por interm dio do efeito fotovoltaico Neste processo s o utilizados materiais semicondutores como o sil cio o arsenieto de g lio GaAs telureto de c dmio CdTe entre outros A c lula de sil cio cristalina no entanto a mais comum Estima se que atualmente 95 de todas as c lulas existentes no mundo s o de sil cio por este apresentar uma disponibilidade quase ilimitada O sil cio n o existe como um elemento qu mico existe apenas associado areia de s lica Para que se consiga a maior pureza poss vel numa c lula solar s o necess rias sucessivas etapas na sua produ o atrav s de procedimentos essencialmente qu micos At aos dias de hoje os
105. ente Tipo de v os Podem variar de acordo com a sua finalidade Seja para a obten o da luz natural para o contato com o exterior e mesmo para ventila o de um espa o Num dado ambiente podem haver v os que servem apenas para ilumina o e outros que cumprem apenas a fun o de contato visual com o ambiente exterior podendo assim variar na sua localiza o no seu tamanho e na sua forma No caso dos v os encontrados nas escolas e num ambiente de sala de aula deve ser se cauteloso quanto escolha num momento de projeto essencialmente devido aos objetivos A presen a de v os que fornecem luz natural s o sempre muito favor veis mas o contato visual com o exterior por exemplo pode se tornar numa fonte de distra o para os seus utilizadores n o apenas alunos proporcionando n veis de concentra o desfavor veis ao seu trabalho Tamanho Para estabelecer o tamanho dos v os envidra ados preciso avaliar a sua rea e a sua propor o em rela o rea do pavimento em que se encontram DL80 2006 A rea da sua superf cie influencia a ventila o e a vis o e a propor o da rea afeta a quantidade e qualidade de luz dispon vel no espa o E assumido como usual a seguinte classifica o entre os profissionais da arquitetura 3 1 SISTEMA DE ILUMINA O NATURAL 69 e da constru o de acordo com a rela o existente entre a superficie do v o e a rea til de pavimento que a serve
106. era o alguns fatores como a sua efici ncia luminosa o seu rendimento a reprodu o de cor a temperatura a vida til e claro est e n o menos importante o seu custo As l mpadas exceto as coloridas podem ser divididas em dois grupos de acordo com sua apar ncia de cor quente ou fria Tabela 3 1 Temperatura e apar ncias associadas a l mpadas menor que 3300 K Quente branca ou avermelhada entre 3300 e 5000 K Branca maior que 5000 K Fria branca ou azulada L mpadas Incandescentes GLS foram as primeiras l mpadas que se encontraram dispon veis comercialmente Foi inventada por Thomas Edison em 1879 O seu princ pio era de uma corrente el trica a passar por uma resist ncia filamento fino em carv o que se aquecia at ficar incandescente Para que n o queimasse o filamento era fechado no interior de uma ampola de vidro em v cuo As l mpadas incandescentes atualmente s o baseadas no princ pio de Thomas Edison tendo recebido apenas alguns retoques est ticos Na tabela 3 2 ilustra se um exemplo Este tipo de l mpadas muito pouco eficiente j que a luz produzida obtida por incandesc ncia aquecimento de um material Ainda assim representam um grande Informa o Wikip dia acedida em 24 de Janeiro de 2012 em http pt wikipedia org wiki Thomas Edison 3 2 SISTEMA DE ILUMINA O ARTIFICIAL 73 mercado Uma varia o bem conhecida destas l mpadas sao as incandescentes de halog
107. esfor o que pedido a Portugal n o o mesmo que pedido Alemanha ou ao Reino Unido Ao abrigo do acordo de partilha de responsabilidades Portugal acordou em diminuir as emiss es de GEE em 27 nesse per odo Mesmo assim o objetivo est longe de ser alcan ado Em 2003 por exemplo as emiss es nacionais excederam em cerca de 9 o valor acordado no Protocolo de Quioto Torna se portanto fundamental que haja um esfor o escala nacional para reduzir as emiss es de GEE a fim de cumprir a meta dos 27 Na figura 1 3 a cor verde denota pa ses que assinaram e ratificaram o tratado at Fevereiro de 2009 x de o A Figura 1 3 Mapa dos paises que ratificaram o Protocolo de Quioto Em Mar o de 2000 a Comiss o Europeia lan ou o European Climate Change Programme ECCP com o intuito de identificar as pol ticas e medidas mais promissoras Informacao Wikip dia pa ses signat rios do Protocolo de Quioto 1 4 PANORAMA E LEGISLA O NACIONAL E EUROPEIA 13 e mais eficazes em termos de custos e benef cios a adotar escala europeia Deste trabalho resultaram cerca de trinta e cinco iniciativas legislativas ou de outro tipo a maior parte das quais se encontra em vias de aplica o A mais importante e mais inovadora provavelmente a cria o de um sistema europeu de com rcio de licen as de emiss o de gases com efeito de estufa que entrou em vigor a 1 de Janeiro de 2005 Outras iniciativas
108. etro e com 4 m de comprimento reflex o espectral de luz superior a 99 e com espessura de chapa de 0 75 mm e 8 c pulas de 530mm capta a luz e projeta a para o interior do tubo durante todo o dia e 8 difusores interiores de 530mm garantem a boa distribui o da luz pelo espa o e bloqueiam os raios UVs e infravermelhos prejudiciais Em termos de viabilidade podemos encontrar os seguintes argumentos para este investimento Na sala G0 08 est o instaladas 19 conjuntos de lumin rias com 4 l mpadas cada l mpadas tipo T8 26mm com 18 W de pot ncia 590mm de 5 2 PROPOSTAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA 161 comprimento 1350 Lumen e instaladas em casquilho tipo G13 custando 7 25 IVA Cada lumin ria consome 350 78 KWh ano o que corresponde a 45 6 por ano mais uma vez considerou se um custo de 0 13 KWh Facilmente se encontra um valor de retorno do investimento pr ximo dos 8 anos ou seja o investimento de cada tubo solar retornado num ano considerou se tamb m que o tubo solar s substituir a ilumina o artificial em 90 do suposto tempo de utiliza o Ilumina o nos Gabinetes Por se estar na presen a de lumin rias id nticas s salas de aula e considerando tamb m que estes espa os t m id ntico per odo de utiliza o o estudo em tudo id ntico ao j apresentado anteriormente Apresento seguidamente e porque n o foi poss vel visitar todos os espa os classificados 2
109. fabricantes de c lulas solares t m obtido na sua maior parte o material purificado do desperd cio da ind stria eletr nica de semicondutores Informa o Wikip dia acedida em 1 de Fevereiro de 2012 em http pt wikipedia org wiki Fotovoltaica 104 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Principios funcionais Na figura 4 10 est ilustrado o princ pio de funcionamento de uma c lula solar de cristal de sil cio Os tomos de sil cio formam um ret culo cristalino est vel Cada tomo de sil cio det m quatro eletr es de val ncia na sua camada perif rica Para atingir uma configura o est vel de eletr es dois eletr es de tomos vizinhos formam um par de liga es de eletr es Atrav s do estabelecimento desta liga o com quatro tomos de sil cio vizinhos obt m se a configura o do g s inerte est vel de seis eletr es Com a influ ncia da luz ou do calor a coes o dos eletr es pode ser posta em causa O eletr o pode ent o mover se livremente deixando uma lacuna atr s de si no tal ret culo cristalino Este processo habitualmente designado por autocondu o e Luz E oe puros de e a e Co Liga es covalentes je OO Fletrons de val ncia W ie e Figura 4 10 A autocondu o numa rede cristalina de sil cio Bernardo 2008 No entanto a autocondu o n o pode ser utilizada para gerar energia Para que o material de sil cio funcione como um gerador
110. ficazes 2 1 O AQUECIMENTO AMBIENTE 35 A principal desvantagem dos vasos de expans o abertos o contacto que permitem entre a gua e o ar ficando os circuitos mais expostos corros o A bomba de circula o quase sempre montada no circuito de retorno uma vez que funciona com temperatura mais baixa e tamb m mais constante n o ficando sujeita s varia es de carga t rmica da caldeira A dificuldade de automatizar rigorosamente o funcionamento da queima pelo menos em caldeiras de pequena dimens o uma das desvantagens destas instala es embora elas possam ser providas de um regulador de temperatura que em fun o da temperatura da gua na caldeira abra ou feche um registo de ar colocado na base da c mara de combust o Caldeiras a gas leo Estas caldeiras t m um queimador figura 2 2 equipado com uma bomba a qual tem geralmente capacidade para aspirar o combust vel desde o dep sito situado a uma certa diferen a de cotas e ou a uma certa dist ncia do equipamento de queima Se os limites indicados para a capacidade da bomba do queimador forem ultrapassados dever ser instalado um grupo de pressuriza o Nas pequenas instala es os reservat rios podem ser enterrados ou apoiados no ch o Estas caldeiras j incorporam alguns dispositivos de seguran a tais como um termostato e um interruptor colocado na porta ambos servindo para cortar a corrente el trica bomba de combust vel
111. genharias I que se possa educar esclarecer e mesmo interessar futuros entusiastas nas mat rias aqui apresentadas Evidentemente que se espera que o presente documento possa fundamentar a atribui o de grau de mestre ao autor sendo por isso tamb m objeto de grande motiva o para a realiza o do trabalho desenvolvido 1 2 Estrutura da disserta o Esta disserta o est organizada em 6 cap tulos Um primeiro introdut rio onde se apresentar algumas das no es mais b sicas volta da tem tica base deste estudo a EE e a URE para isso foram encontrados 3 vetores a climatiza o a ilumina o e a energia esta numa vertente essencialmente solar t rmica e fotovoltaica Num segundo cap tulo abordar se de forma exaustiva os sistemas de climatiza o num terceiro a ilumina o e num quarto as energias O quinto cap tulo apresentar um conjunto detalhado de solu es poss veis e adaptadas ao edif cio do Engenharias I Concluir se sobre todo este caso de estudo num sexta cap tulo Este ltimo apresenta tamb m o sempre muito trabalho que fica por fazer o trabalho futuro que 1 3 EFICI NCIA ENERG TICA 7 se espera sempre para uma realiza o a curto m dio prazo 1 3 Efici ncia energ tica A Efici ncia Energ tica EE poder ser definida de uma maneira muito subjetiva como a otimiza o que podemos fazer no consumo de energia Antes de se transformar em calor frio movimento ou luz a
112. grada o dos m dulos CdTe 118 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Tal como para a produ o de CIS esta tecnologia tamb m tem um potencial consider vel para a reducao de custos numa producao em massa No entanto a toxicidade do c dmio pode constituir um problema que pode afetar a aceita o dos m dulos e assim a sua capacidade de criar um impacto positivo num mercado cada vez mais verde O CdTe um composto n o t xico de elevada estabilidade Este composto pode contudo apresentar um risco para o ambiente e para a sa de na sua condi o de g s O estado f sico gasoso apenas ocorre durante o processo de fabrico das c lulas em centros de produ o com ambientes controlados A sua efici ncia encontra se entre os 6 e os 9 a sua forma livre e a sua espessura ronda os 3mm de substrato material vidro n o solidificado com 0 008 mm de revestimento A sua rea de 1 2 x 0 6m Com estrutura homog nea e de cor verde escura a preto Dos principais fabricantes destaco a Antec First Solar e a Matsushita Electric C lula HCI a c lula hibrida silicio amorfo silicio monocristalino silicio amorfo contatos Figura 4 15 As camadas de uma c lula HCI Pereira 2011 A c lula HCI resulta da combina o da cl ssica c lula solar cristalina com uma c lula de pel cula fina 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 119 Em ingl s HIT em portugu s HCI de Heteroju
113. iado na parte posterior por um revestimento met lico opaco Na parte frontal orientada para o sol esta fun o desempenhada por uma camada de metal xido fortemente transparente e condutivo designada por camada OTC xido Transparente Condutivo Os materiais tipicamente OTC incluem o xido de zinco ZnO xido de estanho S 0 e o xido de ndio dopado com estanho ITO 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 113 Na tecnologia de pel cula fina os termos usados para as c lulas e m dulo de tecnologia cristalina precisam de ser complementados com outro termo o m dulo monol tico Neste caso uma c lula consiste numa longa e estreita fita de material semicondutor depositada sobre um substrato de vidro Assim o m dulo em bruto designa uma folha de vidro completamente revestida com v rias fitas de c lulas ligadas em s rie Quando este encapsulado com um material composto tipo Acetato de Vinil Etileno EVA protegido por uma segunda folha de vidro passa a designar se por m dulo Apesar de ter em termos relativos uma baixa efici ncia a energia produzida pode sob certas condi es ser bastante consider vel As c lulas de pel cula fina t m um melhor aproveitamento para baixos n veis de radia o e para radia es do tipo difusa Al m disso o coeficiente de temperatura mais favor vel isto a deteriora o do desempenho para elevadas temperaturas menor da que se verifica com
114. ico pensado para atuar em conjunto com a ilumina o natural dispon vel num ambiente de aula podem se criar ambientes muito mais agrad veis e estimulantes com maior qualidade visual aos seus utilizadores E objetivo deste cap tulo apresentar algumas solu es existentes no mercado com vista a sustentar uma proposta de ilumina o para o edif cio em estudo 3 1 SISTEMA DE ILUMINA O NATURAL 67 3 1 Sistema de iluminacao natural Um sistema de ilumina o natural t o importante como qualquer outro num projeto arquitet nico Realizado de forma sensata equilibrada e integrada com os outros sistemas num edif cio mais eficiente e de maior qualidade visual para os seus utilizadores Contudo no aproveitamento da ilumina o natural e ao permitir se a entrada de luz solar pelos envidra ados dever existir o cuidado no controlo dessa mesma luz e torna se importante controlar n o s os ganhos de calor no ver o mas tamb m as perdas no inverno Deve se estabelecer nas primeiras etapas de um projeto conceitos de ilumina o natural t o necess rios para fornecer uma quantidade de luz razo vel aos espa os garantindo se um bom desempenho visual e contrastes suficientes para o premente conforto t rmico mas tamb m visual O conceito de ilumina o natural num edif cio deve envolver a otimiza o de todos os seus componentes internos e externos como a rea o volume as formas o tipo de materiais os obje
115. ido a hip tese de se visitarem todos os espa os no edif cio em estudo apresenta se solu es unit rias lumin rias Contudo ser apresentado num quadro resumo com base nos dados recolhidos durante as visitas realizadas uma estimativa para o custo final das duas solu es propostas 5 2 PROPOSTAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA 155 Ilumina o nas salas de aula Abordagem ilumina o artificial Este edif cio possui 15 espa os dedicados a salas de aula representam uma rea de quase 33 do espa o total do edif cio em estudo Na figura 5 9 permite se que se observe e verifique que lumin rias est o na sua grande maioria instaladas nas salas de aula neste edif cio S o lumin rias com duas l mpadas tipo T8 26mm com 58 W de pot ncia 1500mm de comprimento 5000 Lumen e instaladas em casquilho tipo G13 Consultando uma tabela de pre os do fabricante OSRAM encontramos para cada uma destas l mpadas o valor de 8 50 IVA Figura 5 9 Pormenor de ilumina o na sala G0 12 Continuando a apoiar me no produto OSRAM numa primeira alternativa temos a Substi TUBE Advanced Promove a substitui o da l mpada e o seu arrancador por um tubo LED e respetivo arrancador Na tabela de pre os OSRAM a l mpada mais pr xima que encontrei foi a ST amp HA5 750 SubstiTUBE Advanced 25 5W 230V S o l mpadas tipo T8 26mm com 25 5 W de pot ncia 1513mm de comprimento e com 2050 Lumen O custo do 15
116. improve the control of the circulators of the secondary collector at the thermal central for it was clear that they were too dependent on human control In the building it was urgent to put to use the UTA s control board as well as the introduction of chronothermostat type equipments in the climatized spaces In the production of cold it was suggested the replacement of the R22 gas for the R 438A in the chiller inoperable at the moment thus meeting the requirements of the Montreal Protocol More efficient alternatives for the artificial and natural lighting of the building were also presented The introduction of LED technologies as well as solar tubes was also suggested For the energy vector the installation of a thermal solar system for the production of AQS at the bar in this document and for the current daily consumptions was xiii shown to be advantageous The heat pump technology for the same purpose having the support of the thermal solar system was also suggested Taking into consideration the important role that we all invariably have in such themes as Energetic Efficiency and Global Warming if each and every one of us makes the right choices and change the way we purchase equipments consume energy drive our vehicles and so on we could lower our individual carbon emissions to a sustainable development Key Words Energetic Efficiency Rational Use of Energy Efficient Lighting and Climatization Thermal an
117. industrial Ilumina o O homem sempre tentou aproximar se da sua alma adorando a luz do sol ou da lua Ao dominar o fogo acendendo fogueiras deu se in cio hist ria da ilumina o artificial At hoje a luz um s mbolo de espiritualidade e misticismo Fischer A ilumina o um dos aspetos mais importantes na conce o de um qualquer projeto de arquitetura O tipo de ilumina o a instalar ir caracterizar o edif cio permitir que se destaque que mostre a sua real personalidade adequando se fun o para o qual foi constru do nunca o contr rio possibilitando tamb m o exerc cio das atividades visuais previstas para ele de modo confort vel din mico e at mesmo divertido Quando se est na presen a de um edif cio do tipo escolar onde est em causa as condi es de conforto e de trabalho dos futuros atores das nossas institui es das nossas empresas os nossos Homens de amanh este tema s pode extravasar energia Por isto premente uma an lise ainda que mais superficial da real fatia que a ilumina o ocupa no bolo EE No entanto tamb m e cada vez mais importante considerar a utiliza o de ilumina o natural nos edif cios de uma maneira geral e nos escolares em particular E relevante tanto para dar uma resposta a quest es econ micas como pelo fator 65 66 CAPITULO 3 ILUMINACAO est tico e at psicol gico visto que a luz natural a preferida pelo ser hu
118. ior a 15 anos um sistema solar standard numa tipologia for ada ou em termossif o instalado nas latitudes Portuguesas pode fornecer energia suficiente para cobrir em praticamente 100 a energia necess ria para uma fam lia ter gua Quente Sanit ria AQS entre os meses de Maio e Setembro a instala o de sistemas solares para aquecimento de gua de piscinas econ mico e pode ser amortizado rapidamente os sistemas solares requerem pouca manuten o e a energia produzida est constantemente dispon vel a tecnologia solar cria emprego na produ o instala o e servi os de manuten o com a diminui o crescente das reservas de energia de origem f ssil estamos perante um esfor o para a distribui o relativa Os que come am a usar sistemas de energia solar no tempo certo contribuem significativamente para diminuir guerras cujo objetivo passa pelo controlo de recursos energ ticos 4 1 6 Iniciativa p blica gua quente solar para Portugal Embora Portugal seja um dos pa ses da Europa com maior incid ncia de radia o solar cerca de 3 mil horas de Sol por ano em algumas regi es verifica se que o mercado nacional de sistemas solares t rmicos para o aquecimento de gua tem uma dimens o muito inferior de outros pa ses informa o AQSpP No final do ano de 2001 foi lan ado o programa Efici ncia Energ tica e Energias End genas Programa E4 que reuniu um conjunto de medidas para me
119. iprodu o basta para isso clicar no endere o www renovaveisnahora pt Contactar entidades instaladoras El atrav s da listagem dispon vel no portal SRM Obter informa es atrav s de visita ao local da futura instala o Confirmar se possui um coletor solar com 2m2 ou caldeira a biomassa Pedir propostas s El e posterior celebra o de contrato Entregar fatura da EDP EI para registo no SRM Pagar taxa de inscri o no SRM 500 IVA 120 dias Instala o do sistema solar pela El Requerer a inspe o da unidade de microprodu o 10 dias Inspe o e posterior emiss o de certificado de explora o 10 dias Envio do contrato de compra e venda pela EDP para o Microprodutor 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 125 Tabela 4 6 Cronologia da Microprodu o cont 10 dias Conclus o do contrato e informa o ao SRM por parte da EDP 10 dias Liga o da sua unidade de microprodu o RESP 8 anos Venda de toda a sua energia produzida a 0 326 KWh 7 anos Venda de toda a sua energia produzida a 0 185 KWh Ingressao no regime geral ou seja tarifa de venda igual a de compra Dimensionamento de uma unidade de Microprodugao UMP Dimensionar um sistema fotovoltaico para liga o RESP com uma pot ncia nominal de 3680W em que o propriet rio possui uma rea de telhado dispon vel de 28m 7 0 x 4 0 m O telhado n o exposto a sombreamentos est orientado a
120. istemas tudo ar precisamente os mais divulgados e para os quais de seguida se far uma descri o mais detalhada Tabela 2 1 Tipos de sistemas tudo ar Via simples Volume constante Zona simples Reaquecimento terminal Volume de Ar Vari vel VAV VAV com reaquecimento Via dupla Volume constante Volume constante com reaquecimento VAV Multi zona Uma vez escolhido o sistema tudo ar algumas das quest es que se devem colocar s o entre outras as seguintes 50 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO e qual a carga t rmica do local que influencia o dimensionamento das condutas No caso de o sistema vir a ter conduta simples a maior das cargas associada diferen a de temperaturas determinar a dimens o das condutas Dever se tamb m considerar a varia o de volume espec fico do ar para as duas situa es extremas ver o e inverno e qual a diferen a de temperaturas entre o local a climatizar e o ar de insufla o Deve dizer se que existe alguma liberdade na escolha desta diferen a de temperaturas Se o crit rio tiver reca do sobre a carga de arrefecimento como normal acontecer na maior parte dos projetos de SAC em Portugal quanto menor for a temperatura de insufla o menores s o as dimens es das condutas e por consequ ncia as dos ventiladores Contudo alguns aspetos negativos devem ser referidos maiores riscos de condensa o junto aos locais de descarga do ar eventual exist nci
121. izados 58 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO No caso de ser de dois tubos o sistema poder estar preparado para funcionar apenas em arrefecimento ou em aquecimento e arrefecimento obviamente n o simult neos No primeiro caso diz se sem changeover enquanto no segundo se diz com changeover Tal como havia sido descrito nas esta es interm dias a mudan a de ciclo deve ser cuidadosamente determinada por forma a evitar ciclos curtos e frequentes Uma maneira de ultrapassar este inconveniente para alguns edif cios cujas necessidades de aquecimento n o sejam exageradas dispor de changeover e de aquecimento com resist ncias el tricas nas unidades terminais Esta solu o pode contudo apresentar se pouco interessante do ponto de vista energ tico O sistema de quatro tubos permite que qualquer unidade funcione em regime de aquecimento ou de arrefecimento em qualquer poca do ano n o necessitando por isso de changeover Contudo boa norma providenciar que a utiliza o simult nea de aquecimento e de arrefecimento n o ocorram sen o quando for estritamente necess rio e que para al m disso se recorra prioritariamente a fontes de aquecimento resultantes da recupera o de calor ou outras gratuitas 2 4 Controlo para sistemas HVAC Pode dizer se de forma simplificada que os elementos b sicos de um sistema de controlo s o os seguintes e sensor e controlador dispositivo que recebe informa o de
122. ize o Google Maps para navegar at ao local que pretende Depois de estarmos no local exato do qual queremos retirar as coordenadas clicamos com o bot o direito do rato sobre o mesmo e escolhemos a op o centrar o mapa aqui Depois do mapa centrado clique em link em cima e direita da p gina Agora na caixa que se abre clique no c digo de cima e fa a copiar as coordenadas que a est o Abra o bloco de notas do seu Windows ou qualquer outro editor de texto e cole a o c digo As duas coordenadas que procura est o nesse texto Utilizando o cursor do rato e o enter do teclado isole as para mais f cil identifica o As coordenadas ser o interpretadas do seguinte modo 37 14926 latitude por ser um valor positivo equivale a N norte se for negativo devemos escolher S sul 8 538233 longitude por ser um valor negativo equivale a W west oeste se for positivo devemos escolher E east este A inclina o do painel ir variar de acordo com o local onde for instalado variando com a latitude 134 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Quando n o existe informa o no momento da instala o acerca do ngulo de inclina o deve utilizar se a inclina o igual latitude do local De acordo com os valores e escolhas tomadas o projetista pode definir a configura o adequada e deve ter muita aten o cablagem IEC 60364 7 712 seguran a de pessoa
123. lhecimento por indu o da luz como caracter stico nas c lulas amorfas de pel cula fina Comparadas com as c lulas cristalinas a c lula HCI distingue se pela maior produ o de energia a elevadas temperaturas Neste caso por cada incremento da unidade de temperatura em Grau Celsius C h uma queda de efici ncia de 0 33 em compara o com os 0 45 sentidos pelo sil cio cristalino A c lula HCI poupa energia e material no seu fabrico A temperatura necess ria para a deposi o de apenas 200 C Isto significa que as pastilhas s o expostas a um menor esfor o t rmico e podem ser reduzidas para uma espessura de aproximadamente 0 2mm A sua efici ncia ronda os 17 3 a sua forma quadrada numa rea de 10 4cm x 10 4cm A sua espessura ronda os 0 2mm numa estrutura homog nea de cor azul 120 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA escura a praticamente preto Esta tecnologia foi desenvolvida pela Sanyo Electric futuramente Panasonic Comportamento Para os sistemas solares fotovoltaicos com liga o a uma rede p blica habitualmente s o utilizadas mais as c lulas de sil cio monocristalino e policristalino A menor efici ncia do sil cio policristalino compensada pelas vantagens que oferece em termos do pre o final menores devido aos menores custos no processo de fabrico Os m dulos de sil cio amorfo t m sido maioritariamente utilizados em aplica es de lazer tipo pequenas aplic
124. lhorar a efici ncia energ tica e o aproveitamento das energias renov veis em Portugal delas a promo o do recurso a coletores solares para aquecimento de gua quer nos sectores residencial e servi os quer na ind stria a Iniciativa P blica Agua Quente Solar para 96 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Portugal IP AQSpP O objetivo espec fico do programa AQSpP foi a da cria o de um mercado sustent vel de coletores solares para o aquecimento de gua com nfase na vertente Garantia da Qualidade de cerca de 150 000 m de coletores por ano que poderiam conduzir a uma meta na ordem de 1 milh o de m de coletores instalados e operacionais at 2010 4 1 7 Medida Solar T rmico 2009 Bem mais tarde surgiu outra a iniciativa P blica Medida Solar T rmico MST 2009 e 2010 informa o MST2009 A ag ncia para a energia ADENE estabeleceu com institui es banc rias um protocolo que pretendeu facilitar a ades o de candidaturas aos apoios no mbito do Quadro de Refer ncia Estrat gico Nacional QREN visando a efici ncia energ tica nomeadamente na rea do solar t rmico envolvente passiva e ilumina o de edif cios Estabelecido com o Banco Popular Barclays Banco Esp rito Santo banco BPI Caixa Geral de Dep sitos Cr dito Agr cola Millennium bcp Montepio e Santander Totta esta medida previu condi es especiais de financiamento a disponibiliza o do servi o para prepara o de proje
125. lidade termos oportunidade de apresentarmos casos pr ticos Bem consegui arranjar dois um numa tipologia fixa e um outro numa seguidor Apresentarei um gr fico das duas instala es fotovoltaicas a fixa e a outra num esquema seguidor com a evolu o da sua produ o em KWh no ano de 2011 A figura 4 19 diz respeito evolu o anual de uma instala o em tipologia fixa com as seguintes caracter sticas 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS Tabela 4 10 Informa o da UMP fixo Inversor O gr fico Produ o KWh 700 00 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 261 00 Produ o KWh 100 00 0 00 T 06 27 307 274 278 09 27 a 10 27 a 07 26 08 26 09 26 10 26 11 26 s 04 27 a 05 27 a 05 26 06 26 03 27 a 12 27 a 01 27a 02 27a 04 26 01 26 02 26 03 26 2011 fixo 5086 KWh ano 11 27 a 12 26 Figura 4 19 Gr fico de UMP com orienta o fixa em Mangualde 139 A figura 4 20 diz respeito evolu o anual de produ o de uma instala o com seguidor Tem as seguintes caracter sticas 140 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Tabela 4 11 Informa o da UMP seguidor O gr fico da sua produ o durante o ano de 2011 Produ o KWh 1000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 600 00 500 00 gt 400 00
126. lizado No mbito deste trabalho foram realizadas diversas visitas t cnicas s instala es do edif cio em estudo o edif cio do Engenharias I tendo a primeira sido realizada em Fevereiro de 2012 Esta primeira visita foi iniciada no espa o da central t rmica figura 5 1 onde atrav s do seu respons vel mais direto o Sr N brega recebemos informa o sobre o modo como se produz calor e de que forma distribu do para os v rios edif cios j que o edif cio alvo n o apenas o edif cio do Engenharias I tamb m outros edif cios 145 146 CAP TULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLU O na vizinhan a Figura 5 1 Uma das tr s caldeiras que fazem parte da central t rmica Neste espa o existem 3 caldeiras todas elas alimentadas a G s Natural GN perfazendo um total de segundo dados fornecidos pela ECT UTAD 550 KW de pot ncia de aquecimento afeta ao edif cio em estudo Um pouco mais ao lado no mesmo espa o junto a uma terceira caldeira podemos encontrar o coletor geral E nesta zona que se encontram todos os circuladores vulgarmente designados por bombas recirculadoras de gua Estas transferem para os restantes edif cios o calor aqui produzido No sot o do edif cio do Engenharias I encontram se as UTA s as Unidades de Tratamento de Ar figura 5 2 Sao essencialmente permutadores de calor ou seja o calor e o frio que a gua transporta transferido neste equipamento
127. m m os um gigantesco desafio no desenvolvimento e implementa o desta tecnologia Mais frente conto dedicar algum tempo deste documento Microprodu o e tamb m mais recente Miniprodu o de energia el trica em Portugal 4 2 1 Sistema isolado aut nomo Os sistemas isolados constitu ram desde logo pela sua simplicidade o primeiro campo de batalha desta tecnologia A aplica o deste tipo de sistemas encontra se mais onde o fornecimento de energia atrav s de uma rede p blica n o existe seja por raz es de ordem t cnica ou mesmo econ mica Nestes casos os sistemas fotovoltaicos 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 99 isolados podem constituir uma alternativa com uma componente econ mica de muito elevado interesse a meu ver Este cen rio vem ao encontro do grande potencial de implementa o dos sistemas isolados nos pa ses em vias de desenvolvimento onde se encontram grandes reas que permanecem sem fornecimento de energia el trica atrav s de uma rede p blica tal como a conhecemos As sucessivas evolu es tecnol gicas e a diminui o dos custos de produ o nos pa ses industrializados v o poder tamb m contribuir para a generaliza o deste tipo de instala o No campo das pequenas aplica es solares de fornecimento de energia el trica tamb m podemos observar consider veis avan os em pequenos equipamentos Exemplos disso existem aos pontap s em calculadoras rel
128. m vida til maior Alguns modelos possuem alguma eletr nica incorporada proporcionando grande economia e maior durabilidade informa o Osram Mais recentemente e numa enorme gama comercial apareceram as l mpadas tipo light emitting diode LED Com alta efici ncia energ tica aliada a uma longa vida til esta tecnologia contribui para uma melhor e mais sustent vel tecnologia para as nossas habita es e para as nossas empresas tabela 3 2 74 CAP TULO 3 ILUMINA O Comparativamente tecnologia de incandesc ncia esta permite uma vida til 25 vezes superior informa o Osram Tabela 3 2 Alguns exemplos de l mpadas informa o Osram Incandescente Fluorescente Ye As lumin rias S o compostas por um suporte para a s l mpada s e a respetiva fixa o Distribuem o fluxo luminoso numa determinada dire o pr definida pelo fabricante O conhecimento da sua fotometria propriedades e custo s o fundamentais para determinar a sua utiliza o num qualquer projeto luminot cnico Quando escolhemos uma lumin ria o dado mais importante que deve ter em conta a maneira como a intensidade luminosa se distribui no ambiente Cada lumin ria possui um diagrama polar de intensidade luminosa ou curva fotom trica Cada l mpada e lumin ria caracterizam se por uma distribui o espec fica do fluxo luminoso Essa distribui o pode ser observada atrav s do seu diagrama polar de 3 2 SI
129. mano de uma maneira geral Contudo deve ter se sempre em mente e presente que a luz natural uma vari vel que n o est dispon vel 24 horas do dia tornando se por isso sempre necess rio recorrer a uma fonte de ilumina o artificial que a substitua e ou a complemente A integra o de sistemas de ilumina o natural e artificial necess ria para um melhor aproveitamento de luz natural maximizando a economia de energia para al m de possibilitar a cria o de ambientes mais agrad veis aos seus utilizadores Aparentemente o objetivo geral quando se desenvolve um projeto luminot cnico seja ele habitacional ou industrial o de atingir os n veis de ilumina o m nimos recomendados ao mais baixo custo de implementa o Contudo os projetos de ilumina o artificial implementados n o t m em considera o normalmente a presen a quando de facto ela existe da luz natural que durante algumas horas do dia est o dispon veis aos seus utilizadores gerando se desperd cio Digamos que ainda existe n o s para este conceito e na nossa sociedade a no o de chapa 4 t o potencialmente prejudicial aos utilizadores finais do espa o A luz artificial pode oferecer assim como a luz natural uma variedade de possibilidades no tratamento luminoso de ambientes principalmente devido ao crescente desenvolvimento tecnol gico do setor tanto ao n vel das l mpadas como das lumin rias Num projeto luminot cn
130. mbora recorresse a tecnologia anterior da bomba de calor para o aquecimento A maioria dos equipamentos mec nicos utilizados para este fim utiliza um ciclo frigor fico por compress o independente das fontes ou do tipo de constru o unidade de janela com condensador remoto ou unidade compacta com condutas pelo que a sua constitui o em tudo semelhante bomba de calor A tecnologia dos equipamentos para o arrefecimento ambiente por ciclo de compress o mec nica encontra se atualmente muito evolu da principalmente nos dom nios do controlo e do ru do produzido A instala o simples mas nem mesmo assim se observam muitas vezes algumas regras fundamentais das quais se destacam e a exist ncia de esgoto de condensados dirigido para um sorvedouro adequado e a instala o do condensador em locais adequados com circula o de ar suficiente para que a descarga n o perturbe as pessoas nem altere a est tica dos edif cios Apresentam se a seguir t cnicas adequadas tipologia dos edif cios tratados neste cap tulo mais interessantes do ponto de vista energ tico muito embora n o se encontrem muito divulgadas no nosso pa s 2 2 1 Arrefecimento evaporativo O processo de arrefecimento evaporativo pode ser uma possibilidade nas zonas do interior do pa s onde o ver o quente e seco e o ar exterior apresenta em m dia valores de temperatura elevada e humidade relativa HR baixa Tem nesta
131. mentando a longevidade do portador de carga este o local onde a absor o da luz e a produ o da carga ocorre efetivamente As camadas tipo p e tipo n criam apenas o campo el trico que separa os portadores de carga libertos Se as c lulas forem depositadas na parte superior do vidro como acontece na figura 4 12 ent o cria se a caracter stica estrutura p i n contatos Figura 4 12 As camadas de uma c lula amorfa Pereira 2011 Em alternativa podem tamb m ser depositadas numa sequ ncia inversa n i p na parte posterior Isto permite que sejam criados m dulos solares flex veis sobre qualquer tipo de substrato sobre chapas de metal ou de pl stico 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 115 A maior desvantagem das c lulas amorfas consiste na sua baixa efici ncia Esta efici ncia diminui logo nos primeiros 6 a 12 meses de funcionamento efetivo devido degrada o induzida pela luz o conhecido efeito Staebler Wronski at nivelar num valor est vel As c lulas solares multijun es foram desenvolvidas para contrariar este problema Sao sobrepostas nas c lulas duas estruturas p i n e com c lulas triplas tr s estruturas p i n Cada c lula individual pode ser otimizada para uma diferente banda de cor do espectro solar conseguindo se assim aumentar a efici ncia total De acrescentar que com c lulas em pilha o efeito do envelhecimento do material
132. mento por zona 54 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO A distribui o do ar prim rio para as unidades de indu o feita atrav s de redes de condutas de alta velocidade e de alta press o de onde podem advir problemas de ru do que n o s o f ceis de eliminar Quando as unidades terminais s o ventilo convetores pode se utilizar a mesma solu o para a distribui o do ar prim rio ou seja aquela em que a mistura entre este e o ar secund rio ocorre dentro do pr prio equipamento antes do filtro e da bateria No entanto para os ventilo convetores e para os pain is radiantes o ar prim rio pode ser fornecido separadamente Sistemas de dois tubos Tal como o nome indica funciona com dois tubos um de ida e outro de retorno Cada espa o numa dada zona t rmica de um edif cio dispondo de uma ou mais unidades terminais pode receber gua fria ou gua quente e ainda o ar prim rio Este ltimo pode ser fornecido a baixa temperatura durante o Ver o e esta es interm dias e aquecido no Inverno No entanto pode mesmo durante o Inverno ser fornecido frio se for necess rio dispor de uma fonte de arrefecimento para algumas zonas A prop sito das formas de fazer a distribui o do ar e da gua importante conhecer partida as caracter sticas t rmicas do edif cio Duas situa es podem ocorrer ou o edif cio necessita de arrefecimento e de aquecimento ou necessita apenas de arrefecimento enqu
133. mpada tem um custo de 13 59 IVA Nesta segunda alternativa para cada lumin ria teria que se investir em duas l mpadas e um balastro pelo que o valor final seria de 13 59 x 2 25 ou seja 52 18 IVA Neste caso foi considerado tamb m um balastro por l mpada assim sendo ter amos um consumo anual de 438 48 KWh ano a alternativa consumir 300 67 KWh ano Temos logo aqui uma redu o de 17 92 por lumin ria e por ano para o custo do KWh foi considerado o valor de 0 13 KWh No final do 2 ano 9120 horas recuperamos o investimento se pensarmos apenas na troca do equipamento A vida de utiliza o prevista de 20000 horas 5 2 PROPOSTAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA 157 Apresenta se de seguida e porque nao foi possivel visitar todos os espacos classificados de sala de aula segundo informa o da ECT UTAD se valoriza em 1836 58 m onde se inclui 11 salas de aula comum 4 anfiteatros e 13 laborat rios informa o resumo com valores estimativos do investimento envolvido Para a solu o I lumin rias com custo unit rio de 263 18 IVA Considerando 309 lumin rias obtemos um custo total de 81 322 62 IVA Para a solu o II lumin rias com custo unit rio de 52 18 IVA Considerando 309 lumin rias obtemos um custo total de 16 123 62 IVA Abordagem ilumina o natural para a GO 08 Devido s suas caracter sticas nomeadamente ao facto de n o ter nenhuma abertura que a c
134. n o com uma Camada fina Intr nseca refere se estrutura destas c lulas solares h bridas Consiste em sil cio cristalino e amorfo associado a uma pel cula fina adicional n o contaminada camada fina intr nseca Uma pastilha monocristalina forma o n cleo da c lula HCI e revestida em ambos os lados por uma camada fina de sil cio amorfo a Si Como camada interm dia uma camada ultrafina 1 intr nseca de sil cio sem impurezas liga a pastilha cristalina com cada uma das camadas de sil cio amorfo Uma camada a Si dopada com impurezas do tipo p depositada no lado frontal que forma a jun o pn com a pastilha monocristalina com impurezas do tipo n Enquanto nas c lulas convencionais de sil cio o mesmo material semicondutor contaminado de forma diferente no intuito de criar uma jun o pn nas c lulas HCI ocorre entre os dois semicondutores estruturalmente diferentes Esta jun o conhecida por heterojun o A camada amorfa p i e a pastilha de impurezas do tipo n cria uma estrutura p i n semelhante s c lulas amorfas de pel cula fina A parte posterior da pastilha revestida com sil cio amorfo intensivamente contaminada para prevenir a recombina o dos portadores de carga livre no el trodo posterior Na superf cie da c lula o revestimento antireflexo e a textura da pastilha contribuem para diminuir as perdas por reflex o N o h degrada o da efici ncia devido ao fen meno de enve
135. na o espa o controlado isto deixa de produzir movimento 3 3 Integra o de luz natural artificial Nas ltimas d cadas observa se um avan o tecnol gico consider vel na tecnologia de ilumina o artificial associado ao desenvolvimento de novos tipos de l mpadas e lumin rias mais eficientes e de menor custo Contudo e apesar deste avan o o alto custo da produ o de energia el trica prev uma cada vez maior necessidade de se evitar desperd cios pelo que a integra o entre a luz natural e artificial se torna num tema premente figura 3 3 A integra o entre os dois sistemas deve ser realizado com as devidas precau es Tendo em conta a luz artificial projetada e a disponibilidade de luz natural ambiente encontrada dever se ter em conta a escolha dos mais indicados componentes que controlar o essa mesma ilumina o artificial e natural Nas decis es de projeto de integra o dos dois sistemas dever se identificar 3 4 ZONAS E PROJETO DE ILUMINACAO 81 H OKIE DEY 9 Lj Ke A ar ane Ai Figura 3 3 The Westin Palace Madrid Espanha imagem Philips a lumin ria que complementar a ilumina o natural e que iluminar o ambiente quando a luz natural for insuficiente a l mpada mais adequada lumin ria de modo a maximizar a efici ncia e tamb m para complementar a luz natural ambiente dispon vel o balastro da l mpada que seja apropriado para a estrat gia de con
136. nardo P 2008 An lise e Aplica o da T cnica de Rastreamento de M xima Pot ncia em um Conversor Buck para Sistemas Fotovoltaicos PhD thesis Universidade Cat lica de Minas Gerais Acedido em 1 de Fevereiro de 2012 em http www biblioteca pucminas br teses EngEletrica BernardoPC 1 pdf 104 Castro R 2011 Uma Instrodu o s Energias Renov veis IST Press 28 DL118A 2010 Acedido em 5 de Fevereiro de 2012 em http dre pt pdfisdip 2010 10 20701 0000200015 pdf 121 142 DL34 2011 Acedido em 5 de Fevereiro de 2012 em http dre pt pdfisdip 2011 03 04700 0131601325 pdf 141 177 178 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS DL363 2007 Acedido em 5 de Fevereiro de 2012 em http dre pt pdf1s 2007 11 21100 0797807984 pdf 121 DL80 2006 Acedido em 24 de Janeiro de 2012 em http dre pt pdf1s 2006 04 067A00 24682513 pdf 67 68 EC CTEH Conforto t rmico em edif cio de habita o Acedido em 12 de Novembro de 2011 em http www engenhariacivil com conforto termico edificios habitacao 22 EcoEDP AC As altera es clim ticas Acedido em 7 de Novembro de 2011 em http www eco edp pt pt particulares conhecer o que e a eficiencia energetica no mundo impactos da energia no ambiente 8 EcoEDP EEER Efici ncia energ tica e energias renov veis Acedido em 7 de Novembro de 2011 em http www eco edp pt pt particulares conhecer o que e a eficiencia energetica em portugal eficiencia energetica e energias renovaveis
137. ncia como na sua qualidade el trica Para produzir uma c lula ainda mais fina com uma maior rapidez na laminagem ser o no futuro produzidos tubos arredondados em vez de octogonais No entanto esta t cnica de produ o continua ainda em fase experimental A sua efic cia ronda os 14 a sua forma quadrada ou retangular com reas de 10x15cm ou de 10x10cm2 Uma espessura de 0 28 cm em m dia Durante 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 111 o processo EFG sao obtidos cristais expandidos mas apenas podem ser vistos de perto A superf cie da c lula ligeiramente irregular De cor azul quando com AR O principal fabricante a RWE SCHOTT Solar C lulas de faixa de filamentos de sil cio policristalino No processo de laminagem de faixas dois filamentos de carbono ou de quartzo designados de l minas aquecidos a altas temperaturas s o extra dos de um cadinho liso com sil cio fundido O sil cio l quido forma uma pele entre as l minas e cristaliza em faixas de laminas de 8cm de largura Neste processo continuo de laminagem as l minas s o desenroladas de uma bobina O sil cio em estado bruto vertido permanentemente no cadinho enquanto a faixa que est a aumentar constantemente cortada em fatias retangulares no seu extremo A sua efici ncia ronda os 12 a sua forma retangular com uma rea de 8x15cm gt A estrutura igual a EFG Com espessura de 0 3mm e cor azul quando com AR
138. ndireta quando possuem entre 10 a 40 do fluxo dirigido para o plano inferior Esse fluxo obtido pois a lumin rias apresenta na sua parte inferior materiais transl cidos o que apresenta logo como vantagem o de criar de modo imediato contrastes com o teto A atmosfera visual produzida com este sistema bastante parecida com o do sistema indireto O risco de encandeamento praticamente nulo e direta indireta quando possuem entre 40 a 60 do fluxo dirigido para o plano inferior Podem iluminar o teto diretamente e a superf cie de trabalho Os riscos com encandeamento direto s o maiores do que com a tecnologia semi indiretas e difusoras distribuem o fluxo em todas as dire es Este tipo de lumin ria geralmente composto por materiais transl cidos difusores na envolvente da l mpada Podem causar tanto encandeamento direto como indireto e indiretas o fluxo luminoso dirigido no m ximo em 10 para o plano inferior Este tipo de lumin rias requerem par metros de alto fator refletor sobretudo para o teto As pot ncias das l mpadas devem ser maximizadas de modo a obter se ilumin ncias confort veis num plano definido como o de trabalho Produzem uma ilumina o uniforme na superf cie de trabalho e geralmente baixo o risco de encandeamento direto ou indireto As lumin rias utilizadas nas salas de aulas devem ter sempre em considera o n o s as exig ncias t cnicas as atividades nelas desenvolvidas
139. ndo vapor de gua com os espa os a climatizar Para tal preciso que disponham para al m do equipamento central de produ o de frio e de calor um ou v rios tipos de unidades terminais que nos casos mais vistos s o ventilo convetores podendo ainda ser unidades de indu o ou pain is radiantes Tal como se ver mais adiante estes sistemas podem apresentar v rias conce es de acordo com o tipo de circuito de distribui o de gua que utilizado Os mais usados s o os de dois tubos e os de quatro tubos havendo no entanto a possibilidade de o sistema utilizar tr s tubos sendo dois de ida e um de retomo Em algumas aplica es o sistema de dois tubos utiliza apenas gua fria sendo o aquecimento feito por meio de resist ncias el tricas Os sistemas ar gua t m um campo de aplica o muito pr prio como o caso de zonas perif ricas de edif cios com m ltiplas zonas nos quais n o exigido um controlo rigoroso da humidade relativa podendo suprir todas as necessidades de arrefecimento de aquecimento ou de ambas em simult neo 2 3 TECNOLOGIA DOS SISTEMAS DE AR CONDICIONADO 53 Descri o e funcionamento do sistema ar gua A designa o de ar prim rio feita por contraponto a ar secund rio aquele que em cada espa o recirculado Daqui que seja tamb m usual designar o circuito de gua para as unidades terminais de circuito secund rio A fun o do primeiro a de satisfazer as
140. no para valores que permitam contribuir para um desenvolvimento sustent vel Palavras Chave Efici ncia Energ tica Utiliza o Racional de Energia Climatiza o e Ilumina o Eficiente Energia Solar T rmica e Fotovoltaica Sistemas Off e On grid Microprodu o e Miniprodu o fotovoltaica xii Energetic efficiency of the Engenharias I building at the University of Tr s os Montes e Alto Douro Miguel de Oliveira Duque Ch de Almeida Submitted to the University of Tr s os Montes and Alto Douro in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Electrical Engineering and Computers Abstract The purpose was to find out what could be done to increase the Energetic Efficiency EE levels of the Engenharias I building located at the campus of the University of Tr s os Montes e Alto Douro UTAD Three vectors were identified for this study which we believe can lead to improvements thus increasing the efficiency levels climatization lighting and energy thermal and photovoltaic solar energy At first each vector s state of the art was identified The second step consisted in deepening the knowledge on how the building is climatized lightened and electronically fed and for that several technical visits were carried out which allowed on a third step the presentation of solutions to improve the efficiency levels related with these issues For the climatization we felt the need to
141. nte ou com gua fria caso em que duas v lvulas de tr s vias s o instaladas uma na entrada e outra na sa da da bateria A primeira daquelas funciona em sequ ncia e tem a fun o de deixar entrar gua quente ou fria enquanto a de sa da tendo igualmente duas posi es faz a liga o da bateria com o tubo de retorno adequado Os circuitos de distribui o de gua A gua pode ser distribu da em dois circuitos e o prim rio onde recebe ou cede calor para uma fonte onde existe o chiller e a caldeira e o secund rio onde essa energia transportada at ou desde as unidades terminais O secund rio pode ter um permutador de calor entre ele e o circuito prim rio ou mesmo n o dispor de qualquer separa o f sica com o prim rio Neste ltimo caso parte da gua do prim rio circular no secund rio 2 3 3 Sistemas tudo gua A principal diferen a para os sistemas ar gua que as unidades terminais dever o ter capacidade para nos per odos de arrefecimento removerem tanto as cargas sens veis como as latentes Isto toma indispens vel a exist ncia de um circuito de recolha dos condensados Tornam se assim inadequados alguns tipos de unidades terminais tais 2 3 TECNOLOGIA DOS SISTEMAS DE AR CONDICIONADO 57 como os pain is radiantes e mesmo as unidades de indu o Os ventilo convetores s o as unidades mais usadas neste tipo de sistemas Algumas das alternativas na conce o deste sist
142. nto sobe a forma energ tica ou monet ria Finalmente a ideia principal que queria transmitir que apesar de consumirmos mais do que o planeta n o seremos energeticamente eficientes podemos apreender com este erro e apoiar ensinar os que est o em desenvolvimento Acho que a ideia de sustentabilidade efici ncia energ tica deveria come ar na escolaridade b sica transmitir os conceitos de reciclagem poupar agua luz e g s diminuir a pegada ambiental entre outros conceitos ambientais importantes E devia se educar tamb m os adultos com a mesma finalidade afinal todos juntos fazemos a diferen a Espero n o ter dispersado muitos beijinhos Como se percebe a M nica Marques foi a primeira a dizer algo aparentemente um tema que em nada tem a ver com a rea de investiga o em que trabalha Das 1 1 OBJETIVOS E MOTIVA O 5 25 personalidades convidadas apenas 6 responderam Apresentei apenas 4 pois duas n o formalizaram uma resposta sobre o assunto A Rita Ferreira jornalista na TVI por motivos de gravidez n o tem cabe a neste momento e por esse motivo n o se envolveu nesta fase de inqu rito E Adriana Facina mulher Brasileira da rea da Antropologia Social que simplesmente constatou nada saber sobre o assunto Constata se que muito j elas sabem sobre o tema Contudo fica por perceber o que as restantes personalidades saber o sobre ele Ficar sempre em aberto a d vida terei apenas que classificar melh
143. o II at 100kW e um terceiro escal o at 250kW A pot ncia de liga o limitada a 50 da pot ncia contratada tal como na Microprodu o e a energia consumida no local da instala o necessita de ser igual ou superior a 50 da energia produzida Torna se obrigat ria a realiza o de uma auditoria energ tica ao edif cio e caso necess rio ter o de ser implementadas medidas para melhorar a efici ncia energ tica do mesmo A tarifa bonificada para 2012 de 0 215 kWh para o escal o I decresce 7 anualmente para as novas unidades de Miniprodu o Para o escal o II e III o produtor prop e uma tarifa de venda sendo dada prefer ncia a registos com tarifas mais baixas Na ltima atribui o de pot ncia em 31 de Janeiro de 2012 o valor para o escal o II ficou em 0 214 kWh e para o escal o III em 0 205 kWh O contrato de compra e venda em regime bonificado v lido para um per odo de 15 anos constante tarifa negociada 142 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Rede publica RESP M dulos f f fotovoltaicos ji Contador de 1 Contador de venda compra Inversor de rede SMA Tripower Figura 4 21 Ilustra o t pica de uma UMNP imagem FF Solar 4 3 Sumario Todos os equipamentos que nos apoiam e nos ajudam a termos um pouco mais de conforto t rmico e visual nas nossas edifica es consomem energia Com este cap tulo pretendi mostrar algumas al
144. o Total PAT de Poupan a Anual Total PR H de Periodo de Recupera o Anual em horas VUP de Vida til Prevista em horas e PRVUP de Periodo de Recupera o em fun o da Vida til Prevista Solu o II Na tabela 5 2 encontra se resumida a segunda solu o para a ilumina o Tabela 5 2 Resumo ilumina o solu o II 52 18 6 522 50 2 240 00 45 60 frome omeje 52 18 16 123 62 5 537 28 9120 20000 45 60 PAT Na Energia fomos felizes apenas para uma solu o solar t rmico pois para a solar fotovoltaico essencialmente devido arquitetura el trica encontrada na alimenta o do ECT UTAD esbarramos com a legisla o espec fica para as instala es de Miniprodu o Conclus es e trabalho futuro Para este cap tulo est reservado um pouco do que poder num futuro que se espera t o pr ximo quanto poss vel ser assumido e desenvolvido tomando por base tudo o que para tr s foi aqui apresentado Poderemos abordar o assunto do futuro do Engenharias e do trabalho futuro em tr s dimens es exatamente as mesmas que moldam os cap tulos segundo terceiro e quarto No mbito da climatiza o foi apresentada uma melhoria que perspectiva resultados muito rapidamente a da coloca o dos cronotermostatos digitais nos espa os climatizados tanto numa perspetiva dedicada como numa partilhada Estes numa situa o dedicada atuariam diretamente nas v lvulas de
145. o com uma Camada fina Intrinseca High Frequency Alta Frequ ncia Humidade Relativa Heating Ventilation and Air Conditioning Aquecimento Ventila o e Ar Condicionado Comiss o Internacional Eletrot cnica Investimento Previsto Total Investimento Previsto Unit rio Intergovernmental Panel on Climate Change Imposto Sobre os Produtos Petrol feros xido de Indio e Estanho Imposto sobre o Valor Acrescentado Kilowatt Kilowatt hora Kilowatt pico Liquid Crystal Display Light Emitting Diode Low Frequency Baixa Frequ ncia XX X Sigla MA MARL MPP MPPT MT NOCT ONU OPzS OPzV OTC PAT PAU PC PIB PNAEE PNDES PNUMA POE PR A PR H PRIME PRVUP PT PVC QREN RCCTE Expans o Massa de Ar Mercado Abastecedor da Regi o de Lisboa Maximum Power Point Maximum Power Point Tracking M dia Tens o Nominal Operating Cell Temperature Organiza o das Na es Unidas Ortsfeste Panzerplatte Spezial Ortsfeste Panzerplatte Verschlosse xido Transparente Condutivo Poupan a Anual Total Poupan a Anual Unit ria Personal Computer Computador Pessoal Produto Interno Bruto Plano Nacional de A o para a Efici ncia Energ tica Plano Nacional de Desenvolvimento Econ mico e Social Programa das Na es Unidas para o Meio Ambiente Programa Operacional de Economia Per odo de Recupera o em anos Per odo de Recupera o em horas Programa de Incentivos Moderniza o da Economia Pe
146. o da Agenda 21 Portugal apresentou um documento intitulado Estrat gia Nacional de Desenvolvimento Sustent vel ENDS 2002 na prepara o da Cimeira Mundial de Joanesburgo Esta foi revista e atualizada em Julho de 2004 altura em que foi apresentada uma nova proposta para 2005 2015 A defini o e a ado o deste documento estrat gico que ir identificar os objetivos a atingir e as medidas a es a adotar para os alcan ar um passo necess rio para que Portugal possa aproximar se dos n veis de desenvolvimento dos pa ses mais avan ados da Uni o Europeia assegurando assim o adequado equil brio das dimens es econ mica social e ambiental do desenvolvimento 1 4 PANORAMA E LEGISLA O NACIONAL E EUROPEIA 21 A Estrat gia Nacional para a Energia aprovada em Outubro de 2005 assenta em princ pios b sicos como garantia da seguran a de abastecimento de recursos energ ticos o est mulo competitividade das empresas do sector da energia e do tecido produtivo portugu s em geral e a garantia da adequa o ambiental de todo o processo energ tico O cumprimento destes objetivos levou ao desenvolvimento de um plano de reestrutura o do sector energ tico do pa s traduzido em oito grandes linhas de orienta o com medidas que ir o ao encontro dos instrumentos legislativos fiscais e regulamentares adequados Liberaliza o do mercado da eletricidade do g s e dos combust veis e Enquadramento estrutural da c
147. o de carbono CO2 enquanto a combust o incompleta produz mon xido de carbono CO Da que a combust o mais eficiente aquela em que a quantidade de ar a estritamente necess ria para queimar todo o combust vel produzindo COs 2 1 O AQUECIMENTO AMBIENTE 39 2 1 3 Os circuitos de aquecimento Os tra ados mais comuns dos circuitos de aquecimento por gua s o os que se representam nos esquemas das figuras 2 4 2 5 e 2 6 Uponor 2011 Os primeiros tra ados figuras 2 4 e 2 5 constituem o sistema mais tradicional de instala o de radiadores Neste os emissores est o montados em paralelo pelo que a agua que chega a cada radiador a partir da caldeira regressa diretamente a ela neste tipo de instala o a temperatura de entrada em todos os radiadores e praticamente a mesma Figura 2 4 Retorno direto Figura 2 5 Retorno invertido Como podemos observar nas figuras 2 4 e 2 5 existem dois tubos principais um de ida e outro de retorno onde se v o ligando os diferentes radiadores Existem duas possibilidades retorno direto ou invertido No primeiro o tubo de retorno parte do radiador mais afastado e vai recolhendo a agua dos diferentes radiadores ate devolv la cadeira O trajeto da gua menor para o radiador mais pr ximo pelo que a sua perda de carga menor e existe a necessidade de regular o caudal de modo adequado Com o retorno invertido o tubo de retorno parte do radiador mais pr ximo da
148. o de vista econ mico e ambiental Enquanto a EE durante um qualquer processo de transforma o depende apenas de um n mero muito restrito de personagens na fase da utiliza o todos n s temos muito a dizer 1 4 Panorama e legisla o nacional e europeia Desde que a Terra se formou h mais de 4600 milh es de anos o clima tem conhecido ligeiras altera es Ao longo do ltimo s culo essas varia es multiplicaram se ultrapassando a fronteira do que tido como natural O mundo est a aquecer e nos ltimos 140 anos a temperatura da terra aumentou entre cerca de 0 2 a 0 6 C prevendo se que continue a aumentar entre 1 4 e 5 8 C at 2100 medida que as temperaturas aumentam tornam se evidentes algumas mudan as tal como o aumento do n vel do mar amea ando as comunidades e ecossistemas litorais e a ocorr ncia de cat strofes naturais e a penosa desertifica o EcoEDP AC Segundo um relat rio do Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC em 1 4 PANORAMA E LEGISLA O NACIONAL E EUROPEIA 9 1995 as altera es clim ticas s o nada mais nada menos que a consequ ncia da interven o humana no meio ambiente Com efeito desde a revolu o industrial a atividade do homem aumentou em cerca de 25 a quantidade de di xido de carbono COs na atmosfera sendo a combust o de energias f sseis petr leo carv o e g s natural e a destrui o de florestas os principais suspeitos para este aumento Se
149. odem reduzir em 50 a 80 os custos com a energia gasta em ilumina o 1 6 Edif cios energeticamente eficientes Durante a fase de conce o de um edif cio a ado o de algumas estrat gias influencia significativamente o seu desempenho em termos do conforto t rmico Como o consumo energ tico depende das condi es de conforto que os ocupantes querem atingir se o edif cio estiver pouco adaptado ao clima local ser necess rio maior consumo de energia para atingir as condi es de conforto t rmico pretendido Contudo se na conce o de um edif cio s o utilizadas as estrat gias bioclim ticas corretas O edif cio fica mais pr ximo de atingir as condi es de conforto t rmico e de diminuir os respetivos consumos energ ticos para atingir esses fins Gon alves 2004 As estrat gias a adotar para a cria o de edif cios sustent veis s o um conjunto de regras ou medidas de car cter geral destinadas a influenciar a forma do edif cio bem como os seus processos sistemas e componentes construtivos As estrat gias a adotar num determinado projeto dever o ser selecionadas tendo em aten o as condi es clim ticas do local a fun o do edif cio e consequentemente o modo de ocupa o e opera o do mesmo com o objetivo de promover um bom desempenho em termos de adapta o ao clima Deve se fazer o aproveitamento da massa t rmica atrav s da utiliza o de sistemas solares passivos tirando partido da
150. olar como atr s j descrito No intuito de gerar eletricidade a partir da c lula solar s o impressos contatos met licos na sua parte frontal e posterior poss vel conseguir uma camada de contato em toda a extens o da c lula com a aplica o de uma folha de alum nio ou de prata na parte posterior No entanto a parte frontal dever ser t o transl cida quanto poss vel Aqui os contatos s o essencialmente aplicados na forma de uma grelha fina ou numa estrutura tipo rvore A reflex o da luz pode ser reduzida com a introdu o de uma camada mais fina camada anti reflexo na parte frontal da c lula solar feita de nitreto de sil cio ou de di xido de tit nio Figura 4 11 C lula solar cristalina imagem PUCRS A radia o provoca a separa o dos portadores de carga e o aparecimento de uma 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 107 corrente caso exista um aparelho que a consuma As perdas ocasionadas pela recombina o pela reflex o e pelo sombreamento entre os contatos frontais ocorrem na c lula 4 2 4 Tipo de c lula C lula de sil cio cristalino O material mais importante para as c lulas solares cristalinas o sil cio N o um elemento qu mico puro mas uma liga o qu mica em forma de di xido de sil cio Para se obter sil cio numa primeira fase necess rio separar o oxig nio n o desejado do di xido de sil cio Para o conseguir a areia de s lica aq
151. olares e ou de transmiss o Contudo n o permite realizar grandes pot ncias de arrefecimento ou para o fazer necessita de caudais de ar elevados o que exige condutas de grande dimens o com perdas de carga elevadas Esta talvez seja a maior desvantagem 2 3 Tecnologia dos sistemas de ar condicionado Os sistemas que permitem aquecer ventilar arrefecer humidificar ou desumidificar o ar s o designados genericamente por Sistemas de Climatiza o ou por sistemas de Aquecimento Ventila o e Ar Condicionado AVAC Seja qual for o termo defini o apresentada resta por m acrescentar mais dois aspetos fundamentais nas instala es para al m dos processos termodin micos associados s evolu es do ar acima mencionados a qualidade do ar sob os aspetos f sico qu mico e bacteriol gico e tamb m o n vel de ru do nas instala es S o dois par metros fundamentais o primeiro associado ventila o e filtragem do ar e o segundo s instala es e aos equipamentos principalmente aos que fazem a distribui o do ar nos locais a climatizar Uma vez que os sistemas que a seguir se apresentam permitem realizar todas aquelas especificidades ser o designados por Sistemas de Ar Condicionado SAC Estes s o em geral aplicados em instala es de grandes dimens es exigentes no E ki 2 que se relaciona com o conforto quase sempre em edif cios n o residenciais como o caso de hot is hos
152. oloque em comunica o direta com o ambiente exterior foi desenvolvido um estudo de ilumina o natural recorrendo a equipamentos tipo sunpipe para a sala G0 08 No ano de 2002 Alfredo Moser mec nico Itajaiense residente em Uberaba Minas Gerais Brasil disposto a encontrar uma alternativa para reduzir o consumo de energia na sua oficina decidiu reinventar a l mpada uma l mpada diurna Moser descobriu que se colocasse gua pot vel em garrafas transparentes do tipo pl stico de 2 litros e as instalasse no teto de uma constru o com uma parte no lado exterior para captar os raios solares teria luz suficiente para garantir a ilumina o da oficina durante o dia Como resultado ele conseguiu 30 de economia no consumo de energia O sistema de ilumina o de Moser pode substituir telhas de fibra em ambientes onde a luz precisa ficar acesa durante todo o dia Tamb m em reas que normalmente n o se usa luz como o s t o Desde que bem instalado garante Moser poder iluminar o trabalho de limpeza de uma caixa de gua ou na fia o de energia sem precisar recorrer a outro modelo de ilumina o Estudos realizados pelo engenheiro Barbassa da Cemig indicam que a l mpada 158 CAP TULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLU O descoberta por Moser corresponde a uma fluorescente de 40W Pelas figuras 5 10 e 5 11 podemos concluir das evidentes diferen as e melhorias Figura 5 10 Antes sem as l mpadas
153. oncorr ncia nos sectores da eletricidade e do g s natural e Refor o das energias renov veis e Promo o da efici ncia energ tica e Aprovisionamento p blico energeticamente eficiente e ambientalmente relevante e Reorganiza o da fiscalidade e dos sistemas de incentivos do sistema energ tico e Comunica o sensibiliza o e avalia o da estrat gia nacional para a energia No mbito do Plano Nacional de A o para a Efici ncia Energ tica PNAEE Portugal Efici ncia 2015 2008 2015 que integra as pol ticas e medidas de efici ncia energ tica a desenvolver publicada a Resolu o do Conselho de Ministros n 80 2008 de 20 de Maio EE LN 22 CAP TULO 1 INTRODU O O Programa ECO AP visa promover a efici ncia energ tica na Administra o P blica e tem como objetivo permitir ao Estado a redu o da fatura energ tica em 30 at 2020 nos respetivos servi os e organismos p blicos com a consequente redu o de emiss es de CO2 As economias energ ticas ser o potenciadas por contratos a realizar entre o Estado e as Empresas de Servi os Energ ticos especialistas em efici ncia previstos no PNAEE Este programa lan ado atrav s da Resolu o do Conselho de Ministros n 2 2011 tem a ambi o de promover a efici ncia energ tica na Administra o P blica nomeadamente atrav s da cria o de um Bar metro de Efici ncia Energ tica para os edif cios do Estado e da contr
154. onde de gabinetes segundo informa o da ECT UTAD se valoriza em 645 34 m se inclui 25 espa os informa o resumo com valores estimativos do investimento envolvido Para a solu o I lumin rias com custo unit rio de 263 18 IVA Considerando 125 lumin rias obtendo um custo total de 32 897 50 IVA Para a solu o II lumin rias com custo unit rio de 52 18 IVA Considerando 125 lumin rias obtendo um custo total de 6 522 50 IVA Ilumina o nos espa os comuns Nos espa os comuns h que diferenciar dois tipos de espa os cada um deles com lumin rias distintas Nos corredores encontramos um tipo de lumin ria id ntica s salas de aula mas com apenas um l mpada e nas escadarias figura 5 14 encontramos uma lumin ria quadrada com 4 l mpadas cada id nticas as da sala G0 08 neste caso n o encastr vel Repare se que mesmo durante o dia a lumin ria se encontra ligada 162 CAP TULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLU O Figura 5 14 Pormenor da escadaria do edif cio Engenharias Abordagem aos corredores Nos corredores encontramos lumin rias com uma l mpada tipo T8 26mm com 58 W de pot ncia 1500mm de comprimento 5000 Lumen e instaladas em casquilho tipo G13 Coerentes ao nosso estudo teremos como primeira alternativa as Substi TUBE Advanced onde se promove a substitui o da l mpada e o seu arrancador por um tubo LED e respetivo arrancador Socorrendo me
155. ontram devido aus ncia de sombras No entanto o excesso de sombras causado por uma ilumina o com fontes direcionais tamb m pode causar desconforto pelo excesso de contrastes Assim em alguns casos devem se criar misturas com pelo menos dois tipos de ilumina o de modo a alcan armos uma visualiza o agrad vel equilibrada e din mica do que queremos destacar quando esse o objetivo Uma ilumina o geral de uma sala de aula por exemplo atrav s das tradicionais l mpadas fluorescentes tubulares gera uma ilumina o uniforme podendo provocar nos alunos que normalmente ficam cerca de tr s a quatro horas numa mesma sala a tal sensa o de monotonia nada interessante num ambiente que se pretende din mico animado ben volo aquisi o de conhecimento Como alternativa pode se sempre integrar na ilumina o geral fontes de luz direcionais que podem ser ligadas separadamente da fonte de luz principal N o esquecer no entanto que se deve sempre evitar que estas causem sombras na superf cie de trabalho Por isso muito importante ter se um conhecimento o mais profundo que for poss vel do layout do espa o e da atividade que se pretende desenvolver para assim se poder escolher corretamente n o s o posicionamento das lumin rias com o tipo de lumin ria a instalar Os sistemas de controlo de ilumina o Um correto controlo de ilumina o inclui em primeiro lugar todos os dispositivos pelos quais s
156. or os meus amigos nesta plataforma simplesmente entregar o caso ao nada sei sobre esse teu assunto mas n o tenho coragem para te o dizer como acabou por acontecer muito tranquilamente com a amiga Adriana Facina ou outra qualquer possibilidade Este trabalho enquadra se na inten o que a Escola de Ci ncias e Tecnologia ECT da Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro UTAD em participar na iniciativa Desafio Efici ncia Energ tica no Ensino Superior enquadrado no Plano de Promo o no Consumo PPEC 2011 2012 financiado pela Entidade Reguladora do Sector El trico ERSE O alvo escolhido para este estudo foi o Edif cio de Engenharias I localizado no campus da UTAD constru do em 1989 com cerca de 3492 51 m distribu dos em 3 pisos Com uma atividade predominantemente de aulas 45 gabinetes 25 laborat rios de investiga o 20 e restaura o 5 1 1 Objetivos e motiva o O estudo a desenvolver e que dar corpo a esta disserta o de mestrado visa essencialmente introduzir e estimular boas pr ticas de EE promovendo a Utiliza o Racional de Energia URE no edif cio alvo o Engenharias 1 Por m quando se inicia um documento desta natureza com estas pretens es tamb m importante que este n o s sirva para consolidar determinados conceitos que o autor tem em mente mas tamb m que se corporize teorias com o objetivo de 6 CAP TULO 1 INTRODU O Figura 1 1 UTAD Edif cio En
157. orar os ndices de efici ncia do edif cio em estudo Para a climatiza o identificou se a necessidade de na central t rmica melhorar o controlo dos circuladores do secund rio do coletor visto ter se constatado que funcionariam muito dependentes de a o humana No edif cio a urgente operacionaliza o do quadro de controlo das UTA s assim como a introdu o de equipamentos do tipo cronotermostatos nos espa os climatizados Na produ o de frio sugeriu se a substitui o no chiller de momento inoperacional do g s R22 pelo R 438A dando assim resposta ao Protocolo de Montreal Apresentaram se alternativas mais eficientes para a ilumina o artificial e natural existente no edif cio A introdu o das tecnologias LED assim como os tubos solares foram aqui tamb m sugeridas xi Para o vetor energia a instala o de um sistema solar t rmico para a produ o de AQS no bar foi neste documento e para os consumos realizados diariamente demonstrado vantajosa A tecnologia da bomba de calor para o mesmo fim tendo como apoio o sistema solar t rmico foi tamb m neste documento sugerida Todos n s temos invariavelmente responsabilidades em temas como o da Efici ncia Energ tica e o do Aquecimento Global Se cada um de n s fizer as escolhas mais adequadas de equipamentos e alterarmos o modo como consumimos a energia como conduzimos entre outras a es podemos baixar as nossas emiss es pessoais de carbo
158. os fatores econ micos mas tamb m os t o necess rios programas de manuten o Fator este que condiciona logo partida o seu rendimento no futuro No caso de escolas por exemplo uma lumin ria que n o recebe manuten o regularmente uma simples falta de limpeza tem o seu rendimento condicionado comprometendo a O sistema de ilumina o artificial depender muito da tarefa visual a ser executada o tipo de lumin ria empregue da sua distribui o e mesmo do seu posicionamento 3 2 SISTEMA DE ILUMINACAO ARTIFICIAL 77 Os sistemas de ilumina o podem tamb m ser definidos pelo seu comportamento em rela o a disposi o das lumin rias por exemplo em e ilumina o geral a utilizada para dar uma ilumina o uniforme Coloca se um n mero de lumin rias numa distribui o regular geometricamente sobre toda a rea do teto resultando assim numa ilumina o bastante uniforme no plano horizontal de trabalho Proporciona condi es de vis o uniformes para realiza o de tarefas diferentes com iguais exig ncias de ilumin ncias como tamb m para ilumina o de tarefas iguais com localiza o vari vel ao longo do tempo ou seja em fun o do tempo Exemplo deste tipo pode ser encontrado em escrit rios lojas e tamb m nas nossas salas de aula e ilumina o direcionada a que ocorre quando a luz incide predominantemente numa dire o pr definida preferida geralmente atrav s de uma distribui o esp
159. os principais fabricantes de c lulas destaco a Avancis e Shell Solar C lulas de Telureto de C dmio CdTe Luz v 4 vidro ITO Cds CdTe Figura 4 14 As camadas de uma c lula CDTE Pereira 2011 As c lulas CdTe s o fabricadas sobre um substrato de vidro com uma camada de condutor transparente normalmente ITO como contato frontal revestido com uma camada transparente CdS do tipo n que t o fina quanto poss vel antes de ser revestido com a camada absorvente CdTe do tipo p S o utilizados processos simples de fabrico como a impress o em tela a disposi o galv nica ou a pir lise pulverizada M dulos de maiores dimens es e com maiores efici ncias podem ser fabricados recorrendo a processos de deposi o por vaporiza o em que os materiais de deposi o e o substrato s o mantidos juntos No processo em v cuo as camadas de CdS e de CdTe s o depositadas a temperaturas aproximadas de 700 C A camada dupla de CdS CdTe ativada quando entra numa atmosfera que cont m cloro O CdS funciona como uma camada transparente Absorve uma pequena propor o da luz vis vel na parte azul do espectro e permite que a restante radia o passe para a camada de CdTe ativo O contato met lico reverso ent o revestido utilizando um processo de deposi o cat dica Se houver lugar a um controlo fi vel da tecnologia de deposi o particularmente na zona posterior ent o n o haver uma de
160. outras tecnologias Outra vantagem da pel cula fina resulta da sua forma celular longa e fita estreita conferindo lhe uma menor sensibilidade aos efeitos de sombreamento No caso de um m dulo cristalino uma folha de rvore pode cobrir completamente a c lula cristalina No caso do m dulo de pel cula fina essa folha poder cobrir v rias c lulas ao mesmo tempo ficando no entanto apenas uma pequena rea de cada uma destas c lulas efetivamente sombreada C lulas de sil cio amorfo O sil cio amorfo sem forma n o forma uma estrutura regular de cristal mas uma rede irregular Como resultado ocorrem liga es livres que absorvem hidrog nio at sua satura o Este sil cio amorfo hidrogenado a Si H criado num reator plasm tico atrav s de vaporiza o de Silano Gasoso S H4 Este processo requer 114 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA temperaturas relativamente baixas entre os 200 C e os 250 C A contamina o levada a cabo pela mistura de gases que cont m o correspondente material contaminante por exemplo Bs Hg para a dopagem do tipo p e PH para a dopagem do tipo n Dada a reduzida extens o da difus o do material a Si H contaminado os portadores de carga livre da jun o direta pn n o conseguem sobreviver por forma a contribuir para a produ o de energia el trica Assim uma camada 7 intr nseca n o contaminada aplicada entre as camadas contaminadas tipo n e tipo p au
161. paises que ratificaram o Protocolo de Quioto 12 2 1 Instala o em vaso aberto 00000 ee eee 34 22 WOME ce og cj eee RO eR ee OE ee E SL 36 23 Caldeira maral o e ek aaa EE RT ETA REA ETA CEA 37 24 Memo UO bk hb eee we Rhee EEE ED EEE EOS 39 co Retorno D O eo sk Bee Re Se PEE Se ERE OR 39 O MM 4 ose ke hb S46 Se SS 6b SERED SERS owe 40 2 7 Esquema de um ciclo de refrigera o por compress o de vapor 41 28 Bomba de calor ar af ooo eee ee cca cacca naaa 43 2 9 Bomba de calor ar gua sas ec ds ri Re RY RY es 44 SI UTA ooe ee Bebe eh eee oa ba eee ees A 46 3 1 Tipo de v os e ilustra o do coeficiente de forma 70 3 2 Curva fotom trica para a lumin ria 5LP12673A 2 2 75 3 3 The Westin Palace Madrid Espanha 81 a DOOM oe ely blk ee eM oe BER ee ee oe Oe SE GS 85 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 4 10 4 11 4 12 4 13 4 14 4 15 4 16 4 17 4 18 4 19 4 20 4 21 5 1 5 2 5 3 5 4 5 9 5 6 5 7 Radiac o Solar global EG oos nu oid evs BAR BAM Se EE E 89 Radia o global anual em Portugal 4 24 46 84 ewa caa 91 Insola o global anual em Portugal 0 92 Descri o dos ngulos cs 2b be chee RRR ESKER ORES BOS 93 Esquema de principio de um sistema fotovoltaico isolado 100 Esquema de princ pio de um sistema fotovoltaico ligado RESP 101 Sistema fotovoltaico com liga o rede em rea urbana MARL lisboa
162. para o ar atrav s das suas baterias As UTAs possuem tamb m elementos respons veis pela filtragem do ar que recirculado Estes equipamentos s o controlados por uma central electr nica N o se tornou evidente da presen a de controlo efetivo 2Estes quadros com placas eletr nicas que supostamente controlam o sistema estavam 5 1 INTRODU O 147 Figura 5 2 Uma das unidades de tratamento de ar UTA localizada no edif cio do Engenharias I As v lvulas de tr s vias tanto para o ciclo de aquecimento como para o ciclo de arrefecimento s o por isso controladas manualmente segundo informa o do t cnico Quando recebe a informa o que um compartimento est muito quente desloca se a esta sala de controlo no sot o e faz deslocar um manipulo da v lvula de tr s vias de maneira a que o calor n o entre na UTA Nesta visita t cnica pode se ainda conhecer o elemento neste complexo sistema que tem como principal responsabilidade a produ o de frio o chiller figura 5 3 localizado na cave do edif cio Uma verdadeira pe a de arte a R22 que se encontra fora de servi o O edif cio n o possu a pois no momento qualquer possibilidade de arrefecimento ambiente centralizado Numa segunda visita t cnica ocorrida em 16 de Mar o de 2012 tomou se conhecimento de outros aspetos importantes como a cobertura norte do edif cio figura 5 4 alimentadas haviam leds ligados no seu interior Porque e
163. paro no lado AC do sistema fotovoltaico Para solucionarmos este problema poderemos proceder da seguinte forma limitar o n mero de m dulos fotovoltaicos limitar o valor m ximo de tens o da associa o em s rie dos m dulos fotovoltaicos O valor da tens o no m dulo fotovoltaico com um valor de temperatura de 10 C UOC a 10 C calculado pela f rmula _ 35 C x A U Uoe 10 C 1 oc a 100 x Uoc CTS A U emmV C 4 1 35 C x 170 x 1073 10 C 1 Uoc 10 C 100 x 44 46 63V 4 2 Nota 1 No caso de falta de dados para a realiza o dos c lculos anteriores pode considerar se que o aumento da tens o com a temperatura de aproximadamente 14 Sendo assim calculava se da seguinte forma Uoc 10 C 1 14 x Uoc CT S 4 3 Nota 2 No c lculo anterior utilizou se o limite superior do coeficiente de temperatura UOC 160 10mV C 4 4 que a situa o mais adversa que pode ocorrer Na associa o dos m dulos fotovoltaicos existem limita es eis algumas ao n vel de tens o tens o m xima de interliga o de m dulos 1000 V tens o do m dulo com uma temperatura de 10 C UOC 10 C 46 63 V 130 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA tensao MPP do inversor UMPP entre 200 a 400 V O n mero m ximo de m dulos em s rie Nmax s rie para interliga o dado por UM PPmax 500 N je 10 7
164. pela coloca o de um disjuntor DC bipolar de 16 A Os cabos principais DC do quadro de prote o ao inversor s o dimensionados da seguinte forma IZ gt 1 25 x ICCDC CTS 4 20 devem suportar uma corrente I 2x 1 25 x ImoduloCC 2 x 1 25 x 5 4 13 5A 4 21 Note se que o 2 x deve se ao facto de haver um condutor de ida e de retorno sec o dos condutores utilizados nas fileiras S 4mm e sec o m nima 2 5mm tipo de condutor cabo Radox 1 x 4mm 10 Dimensionamento dos equipamentos de liga o rede Neste sistema fotovoltaico iremos utilizar o inversor da SMA SB 3800 V com interruptor entrada Assim n o necessitamos de possuir um quadro com corte e seccionamento em DC uma vez que o inversor consegue assegurar estas fun es Do lado AC do inversor pode se utilizar um interruptor diferencial do tipo B para 136 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Figura 4 17 Inversor SMA SB 3800 V imagem SMA o seccionamento e um seccionador fus vel de tamanho 10 x 38 mm para corte e prote o na portinhola do sistema fotovoltaico Ao n vel de equipamentos de seccionamento e corte do lado AC do inversor utilizaremos instala o de um interruptor diferencial de IA n lt 30mA 4 22 a saida do inversor instala o de um aparelho de prote o omnipolar ap s o interruptor diferencial interruptor diferencial de IN 25A e IA n 30mA 4 23 4 2 INT
165. pitais ou edif cios administrativos E poss vel idealizar in meras solu es de SAC Muitas vezes a criatividade do projetista limitada obviamente pelos meios dispon veis e por crit rios racionais 3A ltima designa o muito vulgar na literatura de origem americana Heating Ventilating and Air Conditioning HVAC 48 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO econ micos e seguran a e mesmo est ticos pode lev lo conce o de sistemas n o catalogados Atualmente a preocupa o mais importante talvez seja a minimiza o do consumo de energia A classifica o mais utilizada baseia se no fluido utilizado para transferir a energia entre o ar dos locais a climatizar e os equipamentos terminais Assim ter se sistemas tudo ar sistemas ar gua sistemas tudo gua sistemas com expans o direta de um fluido refrigerante O ar e a gua s o para al m das suas propriedades f sicas excelentes fluidos n o t xicos que se encontram facilmente dispon veis e a um reduzido custo Este ltimo aspeto importante porque a utiliza o de outros fluidos poder ser gravosa tanto sob o ponto de vista da seguran a como econ mico quando se pensar que a ocorr ncia de fugas acidentais nas instala es poder conduzir sua perda total ou parcial A decis o na escolha do sistema n o f cil e muitas das vezes n o depende apenas de crit rios objetivos pertencentes ao campo espec fico das inst
166. pre a fachada Sul desde que disponha de envidra ados onde os ganhos solares s o elevados no Inverno que necessita de arrefecimento Por isso uma solu o com o sistema de dois tubos poder ser a de conceber v rias zonas no que respeita distribui o da gua Se essa for a solu o ent o os circuitos de ar prim rio devem obedecer aos mesmos crit rios de distribui o por zona A partir de um certo valor da temperatura exterior o ar prim rio aquecido e o seu caudal dever assegurar as eventuais necessidades de aquecimento j que no secund rio apenas circula gua fria Em resumo pode dizer se que o projeto de um sistema ar gua de dois tubos exige uma avalia o correta do comportamento t rmico do edif cio nomeadamente nos seguintes aspetos e determina o das zonas t rmicas para a distribui o do ar prim rio Estas zonas dependem das diferentes exposi es orienta es do edif cio e determina o das diferentes temperaturas de mudan a de ciclo de arrefecimento e de aquecimento e vice versa para cada zona 56 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO Sistemas de quatro tubos Com este sistema cada unidade terminal disp e de quatro tubos dois para a gua quente e outros dois para a fria para al m do ar prim rio As unidades terminais podem dispor de duas baterias sendo uma para aquecimento e a outra para arrefecimento Outras disp em apenas de uma que ou funciona com gua que
167. que desnecessariamente resulta da situa o descrita 2 5 SUMARIO 63 Registos de ar Os registos de ar sao dispositivos utilizados nas instalagoes com a finalidade de restringir o caudal em determinadas situa es de funcionamento Sao constitu dos por um conjunto de l minas met licas que se deslocam solidariamente podendo faz lo paralelamente umas s outras ou ent o opostamente duas a duas Os registos motorizados s o aqueles em que o seu movimento feito automaticamente por meio de um atuador mec nico el trico ou pneum tico Os mais usados s o os de atua o el trica e os de atua o pneum tica utilizados nas condutas de insufla o em sistemas VAV ou nas condutas de retomo ar novo e extra o na quase totalidade dos restantes sistemas de ar 2 5 Sum rio Neste cap tulo foram apresentadas algumas tecnologias relacionadas com o aquecimento e arrefecimento ambiente E f cil perceber agora que os sistemas do tipo bomba de calor s o os mais interessantes pois s o os mais eficientes no que ao consumo de energia diz respeito Equipamentos associados a COP superior a 1 tornam se a escolha mais acertada quando o objetivo n o s climatizar como tamb m o de o realizar da forma mais eficiente energ ticamente Seguidamente abordar se o vetor ilumina o A semelhan a do da climatiza o constitui um dos grandes grupos consumidores de energia el trica quer ao n vel domestico quer
168. quente ou seja do calor libertado no condensador Condenser may be c water cooled or ompressor air cooled Vapor Vapor Evaporator Condenser Liquid Vapor Liquid TYPICAL SINGLE STAGE VAPOR COMPRESSION REFRIGERATION Figura 2 7 Esquema de um ciclo de refrigera o por compress o de vapor O ciclo frigor fico pode ser por compress o ou por absor o embora as unidades mais pequenas utilizem quase exclusivamente o primeiro As que funcionam segundo o ciclo de compress o utilizam um compressor mec nico do tipo alternativo ou rotativo geralmente herm tico em que o compressor e o motor ficam encerrados no mesmo carter portanto a energia el trica que sendo fornecida bomba de calor lhe permite aumentar o fluxo energ tico que retirado fonte fria ser fornecido fonte quente conforme f rmula seguinte O par metro que serve para caracterizar a bomba de calor do ponto de vista energ tico a efici ncia E adimensional que se define atrav s de _ We ela Pa 2 1 2Informa o Wikip dia acedida em http pt wikipedia org 42 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO onde Qc a pot ncia libertada na fonte quente o local a aquecer ou a gua de um circuito de aquecimento e Pa a pot ncia absorvida na compress o do fluido que opera no ciclo Por vezes aquela raz o de pot ncias tamb m se designa por COP de Coefficient of Performance Classifica o das bomba
169. r odo de Recupera o em fun o da Vida til Prevista Posto de Transforma o Cloreto de Polivinila Quadro de Refer ncia Estrat gico Nacional Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios XXX Sigla RESP RSECE Expansao Rede El trica de Servi o P blico Regulamento dos Sistemas Energ ticos de Climatiza o em Edif cios Sala de Aula Sistemas de Ar Condicionado State Of Charge Estado da Carga Sistema de Registo da Microprodu o Sistema de Registo da Miniprodu o tiliza o Anual Prevista em horas ni o Europeia nidade de Miniprodu o U U Unidades a Instalar U Unidade de Microprodu o U nited Nations Conven o das Na es Unidas de Combate Desertifica o Conven o Quadro das Na es Unidas para o Combate s Altera es Clim ticas Utiliza o Racional de Energia Unidade de Tratamento de Ar Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro Ultravioleta Volume de Ar Vari vel Valve Regulated Lead Acid battery Vida til Prevista em horas Watt pico XXX Introducao Muito antes de se pensar que grande a amea a que as nossas reservas de combust veis f sseis se venham a esgotar ainda durante este s culo interessa falar de Efici ncia Energ tica EE Aceite se que a raz o n o pois a amea a mas a tem tica por si s Com o nico objetivo de envolver alguns dos meus amigos neste trabalho e usando o
170. r a pr xima reuni o da Conven o das Na es Unidas sobre Altera es Clim ticas DOHA 2012 UN CLIMATE CHANGE CONFERENCE COP18 CMP8 A 18 sess o da Confer ncia das Partes COP18 da UNFCCC e a 8 sess o da Confer ncia das Partes servindo como Reuni o das Partes do Protocolo de Quioto CMP8 ter inicio a 26 Novembro finalizando a 7 de Dezembro de 2012 No quadro da Uni o Europeia e no mbito do Protocolo de Quioto destacam se as medidas fundamentais em que Portugal tamb m est comprometido S o elas A Diretiva Comunit ria 92 75 CE Etiquetagem Energ tica estabelece o quadro legal da etiquetagem energ tica no espa o europeu tendo sido transposta para a legisla o nacional em Fevereiro de 1994 DL 41 94 11 de Mar o em Julho de 1998 DL 214 98 16 de Julho e em Fevereiro de 2000 DL 18 2000 28 de Fevereiro A Diretiva Comunit ria 2001 77 CE Eletricidade relativa promo o da energia el trica obtida por fontes de energia renov veis FER Neste caso o pa s compromete se at 2010 a conseguir um m nimo de 39 de produ o de eletricidade a partir 1 4 PANORAMA E LEGISLA O NACIONAL E EUROPEIA 17 de FER Em 2004 a percentagem de energia produzida a partir de FER atingiu os 35 o que foi justificado tendo em conta o fator de corre o que a UE aceita para anos de seca A Diretiva Comunit ria 2002 91 CE Certifica o Energ tica de Edif cios Imp e aos estado
171. rd das pastilhas como acontece no caso das c lulas cristalinas Teoricamente o substrato pode ser cortado em v rios tamanhos e revestido com material semicondutor Contudo uma vez que na interliga o interna apenas podem ser ligadas em s rie c lulas com medidas semelhantes a rea el trica eficaz vem determinada pela maior rea retangular poss vel dentro de uma forma assim trica A rea exterior a este ret ngulo n o ativa do ponto de vista el trico mas n o pode ser distinguida visualmente da rea ativa Uma caracter stica das c lulas de pel cula fina que as diferencia das c lulas cristalinas o tipo de interliga o Enquanto as c lulas cristalinas est o soldadas de c lula para c lula as c lulas de pel cula fina est o interligadas monoliticamente As c lulas s o separadas eletricamente e interligadas em etapas estruturais que t m lugar entre as fases de fabrico individual das camadas celulares Isto cria finas ranhuras transparentes entre as c lulas individuais No intuito de atingir a maior produ o energ tica poss vel as ranhuras s o t o finas quanto poss vel e dificilmente vis veis a olho nu Contudo podem ser utilizadas como um elemento de desenho e especificamente alargadas Quanto maior a ranhura entre as c lulas maior a transpar ncia O efeito tico semitransparente pode tamb m ser criado acrescentando ranhuras perpendiculares s tiras celulares O contato el trico cr
172. reamento entre outras No final de 2009 a Energia Fotovoltaica a n vel global cumulativo ultrapassou os 21 GW sendo que parques de energia fotovoltaica s o comuns na Alemanha Portugal e em Espanha Considerando que muitas das iniciativas em energia renov vel s o em grande escala muitas pelo contr rio s o aplicadas e adequadas pequena escala em espa os e reas rurais onde n o existe rede el trica Globalmente cerca de tr s milh es de fam lias recebem energia a partir de pequenos sistemas fotovoltaicos informa o ER 1 9 SUMARIO 29 1 9 Sumario Num cap tulo introdut rio de esperar que se enquadre o trabalho que se apresente o estado de arte da tem tica que se desenvolver e se encontra em estudo e n o menos importante que se muna o leitor de uma base te rica com informa o t cnica que lhe possa ser til durante a leitura do documento E assim aconteceu Seguidamente e nos pr ximos cap tulos tendo sempre presente o tri ngulo vetorial apresentado a climatiza o a ilumina o e a energia apresentar se informa o relativamente influ ncia desses vetores no tema base deste caso de estudo a EE O primeiro vetor a desenvolver ser o da climatiza o Ser apresentada informa o sobre os v rios tipos de sistemas que comercialmente se encontram dispon veis no mercado atualmente assim como os seus componentes principais Sistemas de Climatizacao A climatiza o cons
173. res 4 1 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES T RMICOS 89 O valor m dio da constante solar Ep de 1367 W m Tendo apenas por base os dados astron micos sabe se que a energia solar dispon vel na Terra muito vari vel Para uma localiza o pr estabelecida esta varia o depende da latitude geogr fica do dia e do ano Devido inclina o do eixo da Terra os dias de ver o s o maiores que os dias de inverno e as altitudes solares s o mais elevadas nos meses de ver o do que no inverno isto no hemisf rio norte A radia o solar tem diversas componentes a radia o solar direta By que atinge a terra sem qualquer mudan a de dire o e a radia o difusa Eq f que chega aos olhos do observador atrav s da difus o de mol culas de ar e part culas de p A radia o difusa inclui tamb m a radia o refletida na superf cie terrestre A soma da radia o difusa e direta equivale radia o solar global Eg Pacer 1996 Eg Eur Egg Esta equa o caso n o sejam referidas outras condi es refere se radia o sobre uma superf cie horizontal LEZ ae Rayonnement extraterrestre moyen 1367 Wim ZIN IN Limite de l atmosph re Rayonnement global fenv 1000 W m par ciel clair Figura 4 2 Radia o Solar global EG Pacer 1996 Quando o Sol se localiza verticalmente acima de uma determinada localiza o a radia o efetua o caminho mais curto atrav s da
174. ro Doutor Jos Boaventura Ribeiro da Cunha Professor Auxiliar c Agrega o da Escola de Ci ncias e Tecnologia da UTAD do Departamento de Engenharias da Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro 1x Efici ncia energ tica no edif cio Engenharias I da Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro Miguel de Oliveira Duque Ch de Almeida Submetido na Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro para o preenchimento dos requisitos parciais para obten o do grau de Mestre em Engenharia Electrot cnica e de Computadores Resumo Pretendeu se saber o que no edif cio do Engenharias I localizado no campus da Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro UTAD poderia ser realizado de modo a aumentarem se os seus indices de Efici ncia Energ tica EE Foram identificados para este estudo tr s vetores que poder o descrever os principais alvos a estudar de modo a encontrarem se as t o esperadas melhorias e o consequente aumento dos ndices de efici ncia energ tica no edif cio Numa fase inicial do estudo foram apresentados os estados de arte dos vetores identificados climatiza o ilumina o e energia solar t rmica e fotovoltaica Numa segunda fase foi necess rio aprofundar o conhecimento sobre o modo como o edif cio climatizado iluminado e alimentado eletricamente Para este efeito foram realizadas v rias visitas t cnicas que permitiram numa terceira fase a apresenta o de solu es que visam melh
175. s RTIE BT norma da EDP DMA C62 815 N e toda a legisla o que vier a utilizar ao longo do tempo e de acordo com a evolu o deste sistema 9 C lculo das cablagens e seccionadores nos circuitos em DC Para as fileiras os cabos s o dimensionados da seguinte forma segundo a IEC 60364 7 712 Iz gt 1 25 x lecDC GTS 4 16 em que A U 1 4 17 valor admiss vel nos sistemas fotovoltaicos corrente que percorre a cablagem da fileira I 1 25 x ImoduloCC 1 25 x 5 4 6 75A 4 18 sec o dos condutores utilizados nas fileiras S 4mm tipo de condutor cabo Radox 1 x 4mm Nota O valor da queda de tens o nos cabos das fileiras depende do comprimento que vai desde o gerador fotovoltaico e o quadro DC ou inversor Quanto maior for a dist ncia maior ter de ser a sec o do cabo a utilizar Neste caso n o ser o utilizados fus veis de prote o DC porque o dimensionamento assim o permite 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 135 a cablagem de fileiras dever ser de cor vermelha no positivo e de cor preta no negativo A n vel de seccionadores o dimensionamento feito da seguinte maneira Segundo a norma TEC 60364 7 712 temos de instalar um interruptor e corte geral antes do inversor existem inversores que n o necessitam disso Este dever cumprir as seguintes condi es Igerador DC gt 1 25 x ImoduloCC gt 2 x 1 25 x 5 4 13 54 4 19 dever optar se
176. s ou tubagem no interior dos espa os o que significa total aus ncia de manuten o nos locais e pela raz o acima a rea do ch o nos espa os assim climatizados fica totalmente livre Aos sistemas tudo ar podem genericamente ser apontadas as seguintes desvantagens e necessitam de grande espa o livre na zona superior dos locais climatizados o que implica maior p direito dispon vel e o equil brio da distribui o do ar a todos os locais por vezes muito complicado e depende grandemente do tipo de unidades terminais utilizadas O fecho de uma zona a cargo de uma unidade que sirva simultaneamente outras desequilibra a rede de distribui o de ar e o acesso a todas as unidades terminais tais como caixas de mistura ou registos um assunto que deve ser previsto no in cio dos projetos entre as diversas especialidades envolvidas Como exemplo de sistemas tipo tudo ar temos e conduta simples zona simples volume constante 52 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO e conduta simples reaquecimento terminal e conduta simples VAV e sistemas de dupla conduta volume constante e sistemas de dupla conduta VAV e sistemas multi zona 2 3 2 Sistemas ar gua Os sistemas ar gua s o bem distintos dos sistemas tudo ar porque utilizam dois meios o ar normalmente designado por ar prim rio e a gua para transferirem calor e por vezes tamb m massa retirando ou introduzi
177. s condi es capacidade para evaporar a gua de um reservat rio sobre o qual circula ou a gua distribu da sobre uma superf cie atravessada por um fluxo de ar Um exemplo de um equipamento de arrefecimento evaporativo o que se apresenta 46 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO na imagem da figura 2 10 descrito mais 4 frente comercialmente conhecido como unidade de tratamento de ar UTA Figura 2 10 UTA imagem Carrier Os componentes principais do equipamento para al m dos ventiladores de insufla o e de extra o s o e o recuperador de calor cuja finalidade a de transferir o calor entre os dois fluxos de ar Pode ser um permutador de matriz rotativa tubos de calor ou outro e a bateria de arrefecimento evaporativo onde o ar extra do do local arrefece e humidifica e um dispositivo colocado a seguir bateria de arrefecimento evaporativo para fixar gotas de gua que tenham sido arrastadas pelo fluxo de ar designado vulgarmente por separador de gotas Este sistema funciona apenas com ar novo e sem humidifica o desse fluxo de ar o que constitui duas vantagens interessantes a juntar a uma terceira n o menos importante o pequeno consumo de energia para funcionar 2 3 TECNOLOGIA DOS SISTEMAS DE AR CONDICIONADO 47 Esta t cnica afigura se com grandes potencialidades no caso de edif cios onde a carga t rmica de arrefecimento seja dominada pelo efeito da envolvente ganhos s
178. s de calor Uma classifica o usual das bombas de calor realizada com base nas fontes utilizadas As mais conhecidas s o e ar ar ar gua gua gua terra ar ou gua As mais usadas no aquecimento de espa os residenciais recaiem nas primeiras duas Bomba de calor ar ar Pode apresentar se sob diversas formas construtivas e unidade compacta com todos os componentes dentro da mesma caixa podendo ser ligada a uma rede de condutas figura 2 8 e unidade com elementos separados split com ou sem adapta o a condutas 2 1 O AQUECIMENTO AMBIENTE 43 e unidade compacta tipo aparelho de janela Todas as formas construtivas disp em dos mesmos componentes compressor quase sempre do tipo herm tico evaporador e condensador com tubos em cobre e alhetas em alum nio com um conjunto de acess rios e de automatismos podendo variar de um tamanho para outro da bomba de calor n j i Ma Figura 2 8 Bomba de calor ar ar imagem Carrier A bomba de calor ar ar tem uma caracter stica de funcionamento que para uma dada temperatura interior a pot ncia tanto maior quanto mais elevada for a temperatura exterior Dado que o clima em Portugal durante a maior parte da esta o de aquecimento apresenta temperaturas do ar significativamente acima de 0 C em quase todas as regi es torna a utiliza o das bombas de calor ar ar mais vantajosas O COP deste tipo de bombas de calor gr
179. s membros a emiss o de Certificados Energ ticos a Edif cios para as diversas situa es de transa o e remodela o de edif cios de habita o bem como 2 Foi transposta para o para todos os edif cios de servi os com mais de 1 000 m direito nacional a 4 de Abril de 2006 atrav s do DL n 78 2006 Sistema Nacional de Certifica o Energ tica e da Qualidade do Ar Interior nos Edif cios SCE do DL n 79 2006 Regulamento dos Sistemas Energ ticos de Climatiza o em Edif cios RSECE e do DL n 80 2006 Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios RCCTE A Diretiva da Efici ncia Energ tica nos Edif cios de 16 de Dezembro de 2002 foi criada com o objetivo de aumentar a Efici ncia Energ tica nos Edif cios potenciar a melhoria da qualidade dos edif cios quer novos quer existentes informar a popula o minimizar a depend ncia externa de energia reduzir a emiss o de GEE e por conseguinte contribuir para o cumprimento do Protocolo de Quioto Os edif cios respons veis por 40 dos consumos ao n vel Europeu e por 22 em Portugal passar o obrigatoriamente a ter um Certificado Energ tico baseado na revis o do Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios RCCTE e do Regulamento dos Sistemas Energ ticos de Climatiza o dos Edif cios RSECE A Diretiva Comunit ria 2003 96 CE Biocombust veis Para a promo o da utiliza o de biocombust veis qu
180. s superficiais internas Considera se que um indiv duo est em condi es de conforto termo higrom trico quando n o experimenta nenhum tipo de sensa o de desconforto de ordem fisiol gica poss vel de lhe diminuir a sua capacidade para o desempenho das atividades ou mesmo de lhe p r em risco a sua sa de Assim o corpo humano mantendo uma temperatura de 37 C deve estabelecer o correto equil brio neutralidade t rmica nas trocas de calor com o ambiente processadas por meio de condu o convec o e radia o variando com os seguintes fatores 24 CAP TULO 1 INTRODU O e Individuais adapta o ao ambiente tipo de vestu rio usado e g nero de atividade e Ambientais temperatura do ar humidade do ar velocidade do ar e temperatura radiante do contorno Luz natural suficiente essencial para condi es de trabalho produtivas e criativas Contudo o brilho causado pela excessiva e incontrol vel luz refletida pelas superf cies envidra adas decora es brilhantes e monitores de computadores podem conduzir a problemas de vis o e de concentra o A legisla o sobre n veis de luminosidade est cada vez mais rigorosa e um facto conhecido de que o desconforto visual prejudica o trabalho e causa perturba es psicol gicas Corrigir as altera es de luminosidade melhora o n vel de realiza o no local de trabalho A motoriza o e a automatiza o s o fatores essenciais na otimiza o do confor
181. sil cio em estado bruto aquecido no v cuo at uma temperatura de 1500 C e depois arrefecido na dire o da base do cadinho a uma temperatura aproximada de 800 C S o assim criados os blocos de sil cio de 40x40cm com uma altura de 30cm Os blocos s o inicialmente serrados em barras e depois em pastilhas com uma espessura de 0 3mm Durante esse processo perdem se partes do sil cio na forma de p de serragem Depois da introdu o de impurezas de f sforo a camada posterior de contato unida pastilha Por ltimo os contatos el tricos s o fixos no lado frontal juntamente com uma camada de AR A sua efici ncia encontra se entre os 13 e os 15 a sua forma normalmente 2 ou mesmo de 15x15cm quadrada com uma rea de 10x10 cm2 12 5x12 5cm espessura de 0 3mm Durante a fundi o do bloco formam se cristais com v rias orienta es Os cristais individuais podem ser facilmente vistos na superf cie padr o estrutural semelhante a cristais de gelo devido ao efeito criado pela diferente reflex o da luz De cor azul com AR e cinza prateada sem AR Dos principais fabricantes destaco a LG CNPV Kyocera S energy BP Solar Sharp Suntech e Shell Solar 110 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA C lulas de silicio laminadas e c lulas de silicio cristalino de pelicula fina Aproximadamente metade do sil cio em bruto perdida na forma de p de serragem com a aplica o do processo tradicion
182. simult neo com a leitura Das atividades no quadro a leitura do quadro constitui um dos principais planos verticais de uma sala de aula Podem apresentar se dificuldades na execu o das atividades visuais causadas pelos reflexos no plano visual e com os contrastes com as superf cies adjacentes Outro aspeto bastante importante o tamanho e a posi o do quadro na sala pois poder o ocorrer reflexos que atrapalham os alunos principalmente os que se encontram sentados de costas para o v o Estes reflexos gerados tanto a partir de fonte natural como artificial s o um problema que diminui a boa visibilidade para um quadro originando facilmente desconforto visual Para minimizar este tipo de reflexos empregam se prote es nos v os e ou nas lumin rias Contudo aten o com a utiliza o destes sistemas que contrariam e diminuem os reflexos podemos estar a prejudicar fortemente a quantidade de luz e assim o ambiente interior na sala O desenho tamb m uma atividade que pode ser desenvolvida no plano horizontal mas tamb m inclinado As ferramentas utilizadas como pap is l pis pinc is aguarelas podem tamb m apresentar varia es de cor textura e fator refletor necess rio uma boa acuidade visual para a precis o dos detalhes A dire o da ilumina o especialmente importante quando se observa objetos tridimensionais reais As sombras ajudam a definir as formas dos objetos 3 5 ATIVIDADES VISUAIS N
183. sla o nacional e europeia 15 Conforto t rmico e visual sa ss ss rer eu 1 6 Edif cios energeticamente eficientes 1 7 Tecnologias ativas e passivas de climatiza o 1 8 Fontes de energia renov vel LS DUMAI a See NR a a 2 Sistemas de Climatiza o 2 1 O aquecimento ambiente xi xiii XV xx1 xxiii 2 1 1 Aquecimento com caldeira e radiadores 33 21L Dame a es e a HS es WR RE Se ES 38 2 1 3 Os cireuitos de aquecimento eco occ 6 be eb eee cus 39 2 1 4 Tecnologia de aquecimento com bomba de calor 41 2 2 O arrefecimento ambiente 4 2 debe es eee ee ee ema ee x 44 2 2 1 Arrefecimento evaporative 4 0443680586445 45 2 3 Tecnologia dos sistemas de ar condicionado 47 23 1 Bistema t do OF cu gana de doar Gk das Be E 48 2 3 2 Sistemas ar gua rss mimada made arq Ga dd 52 2 3 3 Sistemas tudo GENE gt sd be cam ams ap RE EA Gl ras 56 2 4 Controlo para sistemas HVAC 220204 58 2AL POE sonoro Re Re EEE REE REE OL 59 Deen Controladores rs sirine Rae eRe Re eR ERR ERE 60 243 Atuadores kk ed ee OH KS we eG me ee R S 61 Z5 OMIM srs ais PESA ESA DA AD ES EERE EMS 63 Ilumina o 65 3 1 Sistema de ilumina o natural 2 2 22 cee ee ee ees 67 3 1 1 V os laterais lt ce een bene s Sede sn beg manda a 68 3 2 Sistema de ilumina o artificial 2 70 3 2 1 Componentes de um sistema
184. solar com cumulador em Inox com apoio por bomba de calor integrado A bomba de calor regina para produ o e acumula o de Aqua Quente Sanit ria incorpora um acumulador de 300 Litros em A o Inox de uma serpentina para liga o a um sistema solar com uma pot ncia de 3 5 kW O resultado final uma solu o altamente eficiente que combina o conforto com a poupan a Bomba de Calor Regina 3 5 2 Paineis Solares Gold 200 Estrutura para 2 Paineis Grupo Solar Flowbox Simples Controlador Solar ZCS 3 2 Vaso de Expans o Solar 18Lts Vaso de Expans o A Q S 12Lts Anticongelante Solar V lvula de Seguran a 6 bar V lvula de Reten o Mola Bainha em A o Inox Purgador Autom tico Solar V lvula de Esfera Solar V lvula Misturadora Termost tica Ligador Compress o Bicone 22 cam 0004 S 1899 Figura 6 1 Campanha Zantia verso do folheto 175 dispon veis pelo diploma n o s o orient veis para a nossa realidade enquanto campus universit rio Assim n o encontro neste momento alternativas vi veis para este tema Refer ncias bibliograficas ADENE EcoAP EEAP Efici ncia energ tica na administra o p blica Acedido em 27 de Janeiro de 2012 em http www adene pt pt pt NavegacaoDeTopo EnergiaNoEstado EcoAP Paginas EcoAp aspx 22 ADENE PR Perguntas e respostas frequentes RSECE Energia Acedido em 31 de Mar o de 2012 em http www adene pt 152 Ber
185. stariam este quadros alimentados e portanto ligados se n o est o atualmente em funcionamento 148 CAP TULO 5 CASO DE ESTUDO E PROPOSTA DE SOLU O Figura 5 3 Chiller O resto da visita foi dedicado a mapear todas as reas que definem este edif cio Foram caracterizados dois gabinetes 11 10 figura 5 5 e F1 17 e duas salas de aula a G0 12 e G0 08 na presen a de alguns dos seus utilizadores no caso dos gabinetes que muito amavelmente o deixaram fotografar e opinaram sobre o seu atual conforto t rmico e visual No gabinete 11 10 e numa curta e muito interessante conversa com a Prof Solange Leite foi poss vel perceber o porqu da climatiza o por ventila o prevista existente ter sido ao que mais tarde ficamos a saber a seu pedido anulada Contou que deixou de suportar todos os problemas que esta lhe causou a n vel respirat rio pedindo assim a um funcion rio que da forma que se pode verificar pela figura a anulasse Usa um pequeno radiador el trico para os dias mais frios Confiou nos tamb m a informa o que no que diz respeito a ilumina o e como esta tem 2 circuitos quando uma come a a fazer barulho desliga um e liga o outro J no pequeno gabinete do Prof Ant nio Cunha o F1 17 espa o que n o ultrapassa seguramente os 10 m foi poss vel encontrar as grelhas de retorno e insufla o abertas ou seja aparentemente dispon veis para o espa o mas tamb m encontramos 5 2 PROP
186. sul com uma inclina o de 15 graus Este tipo de dimensionamento tamb m v lido para outras pot ncias de liga o rede como por exemplo 3300W 1700W ou outra 1 Antes de tudo devemos analisar as condi es de instala o do local onde se instalar o sistema fotovoltaico Deve se por isso ter em conta a rea dispon vel para o gerador fotovoltaico a presen a de obst culos e sombreamentos O tipo de terreno ou edif cio O telhado plano ou inclinado radia o solar da localidade 126 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA 2 Escolha do tipo de m dulos fotovoltaicos Devemos escolher qual o tipo de m dulos fotovoltaico isto se ser o do tipo sil cio monocristalino policristalino amorfo ou mesmo outra tecnologia Vamos ent o escolher um m dulo de sil cio monocristalino com as seguintes caracter sticas Tabela 4 7 Caracter sticas do m dulo Coeficiente de 160 10 mV C temperatura de UOC 3 C lculo do n mero de m dulos fotovoltaicos N que a instala o ira ter N Pinv DC m x Pm dulo m x 4040 175 23 09 m dulos Necessitamos agora de verificar qual a configura o geom trica que melhor distribui este n mero de m dulos N na superf cie dispon vel Para tal calcula se a largura L e o comprimento C associados a cada um deles Ctelhado x Ltelhado 7 0 m x 4 0 m Atelhado 28m Cm dulo x Lm dulo 1 584 m x 0 79 m
187. t m que cumprir objectivos exigentes na redu o das emiss es de di xido de carbono As press es comerciais legislativas na preserva o do ambiente fazem com que exija efici ncia energ tica Ao atingirem estes objectivos as empresas melhoram a sua rentabilidade reduzindo os custos com a energia Temos a consci ncia que no futuro a efici ncia energ tica deve ganhar relev ncia para enfrentar os desafios no sector da energia a curto e m dio prazo Na minha vida tento monitorizar os equipamentos el ctricos de forma a consciencializar no seu consumo energ tico aproveitando os hor rios mais econ micos e ao mesmo tempo que ajusto a ilumina o e o aquecimento da minha habita o sem perder o conforto Na sociedade concluo que a automatiza o um forte contributo para a poupan a de gua electricidade e combust veis traduzindo se essa poupan a em vantagens econ micas e ambientais Temos assim a automatiza o permitindo a poupan a de electricidade atrav s de sistemas eficientes necess rias para a ilumina o que adaptam o seu n vel em cada momento em fun o da varia o solar Por exemplo existem sistemas que detectam a presen a de movimento em zonas de passagem e s as ilumina quando necess rio Temos tamb m outros exemplos de controlo autom tico de toldos estores e cortinas de habita es que permite aproveitar ao m ximo a luz solar Em termos de climatiza o s o poss veis poupan as significativas com
188. te em expor diretamente ao sol tubos longos cheios de l quido O l quido nos tubos aquece e atrav s de um permutador de calor pode ser usado para aquecer gua para chuveiros ou para lavar a roupa O segundo modo consiste em usar paineis de c lulas fotovoltaicas para transformar os fot es da luz diretamente em eletricidade Finalmente h os concentradores solares que utilizam espelhos para concentrar grandes quantidades de luz solar numa pequena rea aquecendo intensamente flu dos e depois usando a sua energia para levar uma turbina ou um motor Stirling a gerar electricidade Goodall 2008 Os astrof sicos consideram que o Sol tem aproximadamente 5 bili es de anos Com uma expectativa de exist ncia de 10 bili es de anos o Sol pode ser considerado como fonte de energia para os pr ximos 5 bili es de anos Assim de uma perspetiva humana o Sol apresenta uma disponibilidade ilimitada 4 1 1 Bibliotecas astron micas e meteorol gicas A energia emitida pelo Sol para a atmosfera terrestre praticamente constante Esta energia irradiada ou intensidade de radia o descrita como a constante Solar relativa a uma rea de Im Esta constante est sujeita a pequenas altera es provocadas pela varia o da atividade Solar e com a excentricidade da rbita da Terra Estas varia es que se detetam para a gama dos raios ultravioleta UV s o inferiores a 5 n o s o significativas para aplica es como as tecnologias sola
189. te originou o dos cem mil em 1999 o Decreto das Fontes de Energia Renov vel o EEG1 4 2000 Assim lan ou se no mercado um conjunto de programas que dinamizaram o sector e que acabaram por ecoar no resto do Mundo Em Portugal muito provavelmente gra as ao eco foi lan ado um programa chamado Renov veis na Hora que ganhou uma forma musculada devido publica o do Decreto Lei 363 2007 de 2 de Novembro A realidade Portuguesa neste dom nio ganhou assim um rosto mais rosadinho At ao momento s no que diz respeito ao solar fotovoltaico j foram instalados em Portugal gra as a este programa 42367 03 KW de pot ncia informa o RenovaveisnaHora Podemos identificar num sistema fotovoltaico com liga o a uma rede p blica os seguintes equipamentos e m dulo fotovoltaico e cabo DC e dispositivos de prote o DC 4 2 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS e interruptor de corte principal DC e inversor e cabo AC e dispositivos de prote o AC e equipamento de medida um contador de energia el trica 101 Os principais componentes ser o descritos num momento mais frente A figura 4 7 que apresento a seguir esclarecedora Pain is fotovolaicos Contador Contador de produ o de consumo Quadro de Rede Inversor protec o AC Faj _ he sees a ee Ey Quadro de protec o DC q Portinhola Cabos de corrente
190. tera es Clim ticas foi apresentado para discuss o 1 4 PANORAMA E LEGISLA O NACIONAL E EUROPEIA 19 p blica em 2001 Este foi o primeiro programa nacional desenvolvido com o objetivo espec fico de controlar e reduzir as emiss es de GEE de modo a respeitar os compromissos de Portugal no mbito do Protocolo de Quioto e da partilha de responsabilidades no seio da UE Este plano foi pensado para o horizonte temporal 2008 2012 e pretende avaliar as respetivas emiss es de GEE quantificando o esfor o de redu o necess rio para cumprir os compromissos assumidos por Portugal Nesse sentido lan a uma s rie de medidas pol ticas e instrumentos com impacte ao n vel da redu o das emiss es de GEE nos v rios sectores da economia No mbito desta estrat gia o sector da energia afigura se como um sector chave dada a relev ncia do seu contributo em termos de emiss es de GEE seja ao n vel da oferta de energia seja na promo o da utiliza o racional de energia nos sectores consumidores Em Setembro de 2001 o Minist rio da Economia lan ou o Programa E4 Efici ncia Energ tica e Energias End genas com o objetivo de alcan ar a meta estipulada pela Uni o Europeia para a produ o de eletricidade a partir de fontes renov veis Este programa visa modernizar e melhorar a competitividade da economia portuguesa atrav s de uma interven o abrangente na problem tica da energia assentando em tr s grandes eixos de interven
191. ternativas para realizar essa produ o tanto ao n vel da AQS como de energia el trica de modo a podermos alimentar os nossos consum veis mais b sicos O DL 363 2007 de 2 de Novembro prev uma solu o tarifa para a tecnologia e lica mas comercialmente n o a acho interessante n o s porque um projeto deste tipo implicaria um estudo de ventos no local com pelo menos 1 ano de dura o como pela tarifa aplic vel a esta tecnologia Para ficarem com uma ideia o mais recente diploma o DL 118 A 2010 de 25 de Outubro prev a atribui o de 100 da tarifa para tecnologia solar e de apenas 80 para a tecnologia e lica Reparem que no diploma anterior o DL 363 2007 de 2 de Novembro esta percentagem era ainda menor 70 DL118A 2010 4 3 SUMARIO 143 Por isso apresentei solu es solares tanto ao nivel t rmico para produ o de calor essencialmente para produ o de AQS assim como fotovoltaico para produ o de energia el trica Caso de estudo e proposta de solucao Os capitulos anteriores permitiram descrever um conjunto abrangente de tecnologias de climatiza o ilumina o e energias renov veis que enquadradas no atual caso de estudo permitir o sustentar uma solu o que visa aumentar a EE no edif cio Engenharias I da UTAD 5 1 Introdu o Neste cap tulo descrevem se os espa os que poder o ser intervencionados assim como os equipamentos dispon veis que suportar o o estudo rea
192. titui um parametro importante na EE de qualquer edif cio Neste cap tulo far se uma apresenta o de algumas solu es que comercialmente est o dispon veis no mercado habitual ouvir se mais frequentemente por cidad os norte europeus que Portugal um pa s de clima suave Contudo a verdade que em algumas regi es de Portugal as necessidades de aquecimento ou de arrefecimento das habita es s o uma realidade se calhar hoje ainda mais premente do que h alguns anos atr s devido por um lado s t cnicas de constru o e por outro s maiores exig ncias de conforto por parte da popula o Como exemplo refira se que a arquitetura tradicional das regi es do Sul do pa s utilizava materiais e t cnicas de constru o que dispensavam praticamente a necessidade de arrefecimento ainda que o aquecimento fosse imprescind vel durante o per odo mais rigoroso do Inverno Era ent o que se recorria s lareiras e pouco mais do que isso Com as altera es que ocorreram nas t cnicas de constru o as habita es sao em quase tudo igual quer no Norte quer no Sul do pa s 31 32 CAPITULO 2 SISTEMAS DE CLIMATIZACAO Cabe aqui referir que a aplica o correta do Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios RCCTE que imp e regras na conce o e na constru o da envolvente dos edif cios conduz inevitavelmente a uma redu o das necessidades de aquecimento e tamb
193. to visual pois apenas elas podem em simult neo Assegurar uma luminosidade agrad vel ao longo do dia medida que os n veis de luz variam hora ap s hora esta o ap s esta o devido aos diferentes materiais utilizados no envidra ados e na decora o interior os protetores solares fixos viseiras persianas n o podem assegurar continuamente a sua efic cia Adapta o s varia es da luz natural os utilizadores t m se apercebido lentamente dos problemas causados pelas altera es da luz solar muitas vezes j tarde demais para reagir significativamente Os sistemas automatizados respondem muito mais rapidamente Adaptar se em qualquer lado em alguns lugares por exemplo em trios e reas de rece o a prote o solar dif cil de alcan ar e pouco frequente Apenas os sistemas automatizados controlados por sensores de intensidade de luz conseguem manter os n veis preestabelecidos de conforto garantia de conforto sem esfor o os sistemas de controlo remoto sem fios ou por infravermelhos possibilitam que os utilizadores possam gerir individualmente os seus pr prios n veis de conforto sem sa rem dos seus lugares e simultaneamente poupar energia Nos estabelecimentos comerciais a ilumina o assume cerca de 20 a 30 do consumo de eletricidade Aumentar a ilumina o natural sin nimo de grandes poupan as 1 6 EDIF CIOS ENERGETICAMENTE EFICIENTES 25 pelo que os sistemas de controlo da luz natural p
194. to prejudiciais para o ambiente Sabe se tamb m que parte dessas perdas s o muitas vezes inevit veis Devem se essencialmente por quest es f sicas A outra parte mesmo perdida por mau aproveitamento na falta de otimiza o nos processos de transforma o Este desperd cio tem vindo a merecer uma crescente preocupa o nas empresas do mercado da 8 CAP TULO 1 INTRODU O energia Por outro lado sendo a energia um bem essencial e vital economia este tema faz parte da agenda pol tica de v rios pa ses e tem vindo a suscitar uma crescente inquieta o da comunidade internacional Neste contexto t m se multiplicado as iniciativas para a promo o da EE Empresas e governos por todo o mundo t m investido fortemente na melhoria dos processos e na pesquisa de novas tecnologias energ ticas mais eficientes e amigas do ambiente bem como no aproveitamento das ER Mas n o s na transforma o que o desperd cio de energia se esgota na fase de utiliza o a EE frequentemente associada ao termo URE que origina a elabora o de medidas que permitam uma melhor utiliza o da energia tanto no sector dom stico como nos sectores de servi os e ind stria Atrav s da escolha aquisi o e utiliza o adequada dos equipamentos poss vel alcan ar significativas poupan as de energia manter o conforto t rmico e visual e aumentar a produtividade nas atividades dependentes de energia com vantagens do pont
195. tos candidatura e execu o assim como pontos de contacto a funcionar junto das ag ncias das institui es financeiras em benef cio do p blico alvo para a execu o com ou sem financiamento das opera es Esta iniciativa enquadrou se na Estrat gia Nacional para a Energia 2020 que sob a denomina o Novas Energias e a marca Re New Able previu um conjunto de eixos estrat gicos nos quais se incluiu a efici ncia energ tica A compra dos equipamentos ao abrigo da Medida Solar T rmico 2009 inclu a 6 anos de manuten o Todos os clientes particulares que adquiriram sistemas ao abrigo deste programa iriam receber uma carta alertando os seus propriet rios para a manuten o do seu sistema solar Foi um programa de incentivo utiliza o de energias renov veis com grande ades o 4 1 INTRODU O AOS SISTEMAS SOLARES T RMICOS 97 A possibilidade de coloca o de encomendas para particulares e pedidos de estudo para Institui es Particulares de Solidariedade Social IPSS e Associa es Desportivas de Utilidade P blica ADUP terminou em 31 de Dezembro de 2009 Foram instalados 50 158 sistemas de energia solar t rmica das 55 marcas aderentes representando uma rea de 197 730 m de coletores solares Na tabela seguinte informa o MST2009 apresenta se o resultado do programa Curioso verificar que distritos como Aveiro e Coimbra tiveram um n mero de instala es muito pr ximo das do Porto e
196. tos de decora o previstos para o espa o as pessoas as plantas enfim tudo o que se possa prever que ir ocupar o espa o e que podem ser beneficiados pelo uso da luz natural Deve se assim fornecer os n veis de conforto necess rios manuten o da produtividade dos seus utilizadores Para desenvolver um sistema de ilumina o natural adequado preciso compreender como a luz natural penetra nos edif cios atrav s da sua forma orienta o ou localiza o das suas aberturas interagindo com os outros sistemas complementares O caminho que a luz realiza at ao interior de um edif cio depende basicamente da sua forma e da localiza o das suas aberturas Estas podem ser expressas essencialmente por v os que se encontram mais ou menos regulamentados DL80 2006 Importantes componentes de constru o civil permitem a entrada de luz ventila o natural e uma vis o do meio ambiente exterior 68 CAPITULO 3 ILUMINACAO 3 1 1 Vaos laterais Os v os laterais s o componentes utilizados nos edif cios s o eles que permitem que o interior comunique com o exterior Nas reas pr ximas do v o ocorrem n veis mais elevados de ilumina o que v o diminuindo medida que nos afastamos dele Al m de permitir a entrada de luz os v os laterais possibilitam a vis o do meio exterior e a ventila o natural O tipo tamanho forma posi o e orienta o podem influenciar o modo como a luz se distribu no ambi
197. tr s vias localizadas nas UTA s e na pr pria UTA desligando a quando o espa o estivesse dentro dos parametros de conforto Numa situa o partilhada mais complexa teria n o s que controlar os atuadores anteriores como tamb m os registos de ar que controlam o fluxo de ar que enviado para os espa os A utiliza o de uma central de controlo poderia ser uma op o permitindo gerar a sa da adequada com base na informa o de v rios cronotermostatos No futuro importante olharmos tamb m para outros aspetos que considero igualmente muito importantes Tendo por base sempre a perspetiva do controlo seria para mim 173 174 CAPITULO 6 CONCLUSOES E TRABALHO FUTURO importante perceber como gerido o funcionamento dos circuladores localizados na central t rmica dedicados para cada um dos edif cios Depois de tudo isto era importante perceber em que condi es as centrais t rmicas s o desligadas e qual a sequ ncia de uma forma autom tica Consideraria tamb m a possibilidade de se elaborar um estudo s rio substitui o dos atuais queimadores a g s natural por outros pellets por exemplo No mbito da ilumina o foram aqui apresentadas duas grandes solu es de substitui o de l mpadas por outras tecnologias No futuro seria importante analisar se a introdu o de detetores de presen a e de fluxo luminoso nos espa os Neste campo e mantendo coerente com a estrutura atr s apresentada dividiria em
198. trolo e para o tipo de l mpada a utilizar O projeto de controlo da ilumina o afeta ao sistema de luz natural e artificial 3 4 Zonas e projeto de ilumina o A ilumina o artificial deve ser pensada e projetada no sentido de complementar a ilumina o natural e nunca numa perspetiva de a substituir como evidente Para um melhor desempenho da ilumina o artificial o ambiente poder ser dividido em zonas de ilumina o com n veis de ilumin ncias pr ximos contudo distintos para 82 CAPITULO 3 ILUMINACAO que a ilumina o artificial atenda a cada uma das zonas mas com a possibilidade de se atuar nelas de modo independente A identifica o das zonas de ilumina o distintas num mesmo ambiente interior de acordo com os n veis de ilumina o dispon veis pode representar reas de an lise que posteriormente influenciar o no projeto da ilumina o artificial Dentro de uma zona de ilumina o a raz o entre a ilumin ncia m xima e a ilumin ncia m nima dever ser tida em conta s assim garantiremos uma rela o confort vel A defini o das zonas est relacionada principalmente com a localiza o dos v os envidra ados determinar o a distribui o da luz natural no ambiente interior No caso das salas de aulas os v os laterais s o os mais comuns e com orienta es muito variadas Como evidente este tipo de v os propicia uma ilumina o com ndices maiores nas reas pr ximas
199. tros Ap s este passo o sistema est caraterizado Neste caso um coletor t rmico da Informa o Vulcano acedida em 28 de Abril de 2012 em http www vulcano pt consumidor servicos aconselhamento energias renovaveis AconselhamentoEnergiasRenovaveis 5 2 PROPOSTAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA 167 Clima e local r Projectos MEEC Engenharias I b v curate apagar Electricidade B t pico 300 I dep sito Junkers FKT 15 1W MEEC Engenharias I bar configura o ounsuo gt Ne fim de semana C sem dep sito sem consumos com dep sito kit dom sti a it dom stico abastecimento rejei o C multi 3 bomba vila Real sombreamentos aferi o de obstru o significativa r Tubagens circuito prim rio comprimentos tubo isolamento condutividade total af gt 30 0m t rmica 4 380 W m K a gt 0 030 W m K E sugerir espessura 4 gt 1 5 mm 4 gt 30mm 20 0 m no exterior a AS r di metro af E nominal lt 1 15 0 mm 10 0 m dentro de edificio Velocidade de projecto 4 gt 0 6 m s quate nrcteoss mectnice Perdas t rmicas valor nominal 5 2 W K no percurso exterior Figura 5 16 SolTerm simula o do sistema solar t rmico Pormenor da escolha do coletor solar t rmico marca Junkers com 2 26 m de rea de capta o uma rede de tubagem de circuito prim rio com 30 metros de comprimento sendo que 20 deles por se encontrarem no exterior v o estar
200. tura Ribeiro da Cunha Professor Auxiliar c Agrega o da Escola de Ci ncias e Tecnologia da UTAD do Departamento de Engenharias Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro Viver como andar de bicicleta preciso estar em constante movimento para manter o equil brio Albert Einstein N o arriscar nada arriscar tudo Al Gore Aos meus pais Maria de Lurdes e Alberto vil UNIVERSIDADE DE TRAS OS MONTES E ALTO DOURO Mestrado em Engenharia Electrot cnica e de Computadores Os membros do J ri recomendam a Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro a aceita o da disserta o intitulada Efici ncia Energ tica no Edif cio Engenharias I da Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro realizada por Miguel de Oliveira Duque Ch de Almeida para satisfa o parcial dos requisitos do grau de Mestre 28 de Janeiro de 2013 Presidente Doutor Salviano Filipe Pinto Soares Direc o do Mestrado em Engenharia Electrot cnica e de Computadores do Departamento de Engenharias da Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro Vogais do J ri Doutor Jo o Paulo Coelho Professor Adjunto do Departamento de Electrotecnia da Escola Superior de Tecnologia e Gest o do Instituto Polit cnico de Bragan a Doutor Raul Manuel Pereira Morais dos Santos Professor Auxiliar c Agrega o da Escola de Ci ncias e Tecnologia da UTAD do Departamento de Engenharias da Universidade de Tr s os Montes e Alto Dou
201. uecida e fundida num cadinho junto com p de carv o Durante este processo criado o sil cio de natureza metal rgica com uma pureza de 98 No entanto os 2 restantes s o demasiado importantes para aplica es do tipo eletr nicas Por este motivo o sil cio em estado bruto ainda purificado atrav s de um processo qu mico cuidadosamente depositado num forno com cido clor drico HCl Como resultado s o produzidos os qu micos hidrog nio H e triclorosilano HClsSi um l quido que ferve a 31 C Este ltimo destilado em v rias e sucessivas etapas durante as quais reduzida a percentagem de impurezas em cada est gio de destila o Quando se consegue a percentagem de pureza necess ria o triclorosilano reduzido a sil cio com a ajuda do hidrog nio a 1000 C Este sil cio de elevada qualidade pode agora ser processado de diferentes modos por exemplo para produzir c lulas monocristalinas ou c lulas policristalinas C lulas de sil cio monocristalino O processo de Czochralski foi estabelecido para produzir sil cio monocristalino Informa o Wikip dia cadinho ou crisol um recipiente em forma de pote normalmente com caracter sticas refrat rias resistente a altas temperaturas onde se fundem materiais a altas temperaturas O ourives e o alquimista usam no h muitos s culos para purificar o ouro da ter tamb m significado figurado Informa o Wikip dia Czochralski process 108 C
202. um ou v rios sensores e envia sinais a um dispositivo controlado ou atuador para que ele efetue uma a o corretiva sobre a vari vel a controlar e atuador equipamentos destinados ao comando modifica o do estado de v lvulas registos de ar ou de qualquer outro equipamento Um exemplo de atuador t pico um servomotor el trico 2 4 CONTROLO PARA SISTEMAS HVAC 59 Seguidamente descreve se para cada um dos elemento de controlo referenciados algumas das suas caracteristicas 2 4 1 Sensores Os sensores mais utilizados nas instala es de climatiza o s o temperatura humidade velocidade e press o concentra o de gases em algumas aplica es A sele o do sensor dever ser feita em fun o dos requisitos espec ficos pretendidos para o sistema de controlo da fonte de energia auxiliar para operar o sistema e da exig ncia de precis o pretendida Um sistema de controlo pode operar com tanta precis o quanto a dos sensores que medem a vari vel controlada Na escolha de um sensor dever ter se em conta alguns crit rios destacam se e condi es ambientais cada vari vel ambiental temperatura humidade relativa ou outra dever ser devidamente analisada para se poder apreciar rigorosamente a exig ncia do controlo Por exemplo controlar a temperatura de um escrit rio n o t o cr tico como controlar a temperatura de um processo fabril de fabrico de componentes eletr nicos
203. uma em que pudesse atribuir uma efici ncia de 90 ou mesmo superior Uma ventila o do tipo por deslocamento frequentemente designada por displacement n o est implementada nos espa os do tipo sala de aula visitados 5 2 PROPOSTAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA 153 Climatiza o dos gabinetes Nos gabinetes visitados 11 10 e F1 17 foi fundamentalmente analisado a exist ncia do controlo da climatiza o no espa o e essencialmente a efici ncia da ventila o N o existem termostatos ambiente nos gabinetes visitados Dado que existem espa os que partilham a mesma UTA o controlo semelhan a das salas de aula com equipamento partilhado teria que haver um controlo ao n vel dos registos Na sala Il 10 a insufla o e a extra o figura 5 5 semelhan a das salas de aula encontram se localizadas no teto e distantes Estamos pois na presen a de uma ventila o que promove algum varrimento na sala traduz se numa efici ncia na ordem dos 80 Na sala F1 17 foram encontradas mais uma vez efici ncias de ventila o de 80 em muito id nticas ao gabinete anterior 11 10 Climatiza o dos espa os comuns A climatiza o existente nos espa os comuns faz se apenas nos que contactam com o exterior ou seja nos halls nomeadamente o principal figura 5 8 Nos corredores interiores ao edif cio n o existe qualquer rede de conduta com vista a climatiza o Enganem se pois os que concluam que os espa
204. unidade que foi dada a um qualquer consumidor de energia el trica com contrato v lido com um distribuidor de energia el trica de se tornar socialmente produtor de energia el trica falo de Microprodu o Uma mudan a gigantesca at mica no paradigma dos assuntos sociol gicos O Decreto Lei 363 2007 de 2 de Novembro com as altera es introduzidas mais tarde pelo Decreto Lei 118 A 2010 de 25 de Outubro define as condi es e os requisitos gerais para a instala o de uma unidade de Microprodu o UMP em Portugal O requisito base a exist ncia de um contrato de compra de eletricidade em baixa tens o A totalidade da energia produzida pode ser vendida rede de acordo com os regimes remunerat rios existentes s o eles o regime geral e o bonificado A legisla o prev dois regimes remunerat rios para o valor da pot ncia produzida por uma UMP pelo Microprodutor e entregue RESP DL363 2007 e DL118A 2010 122 CAPITULO 4 ENERGIA SOLAR TERMICA E FOTOVOLTAICA Rede publica RESP M dulos fotovoltaicos e g Inversor de rede SMA Sunny Boy oT CC CA Figura 4 16 Ilustra o t pica de uma UMP imagem FF Solar Para registos realizados em 2012 o regime bonificado prev uma tarifa de 0 326 KWh nos primeiros 8 anos de pot ncia entregue RESP e de 0 185 KWh para os restantes sete Quando se iniciou o programa em 2009 a tarifa bonificada tinha o valor 0 65 por c
205. volvimento humano Deste encontro resultou a Declara o sobre o Ambiente Humano ou Declara o de Estocolmo e a cria o do Programa das Na es Unidas para o Meio Ambiente PNUMA Na figura 1 2 encontramos o canadiano Maurice Strong um dos mais destacados l deres mundiais em mat ria de ambiente esquerda com o presidente da confer ncia Ingemund Bengtsson Figura 1 2 Fotografia de l deres durante a Confer ncia 1 4 PANORAMA E LEGISLA O NACIONAL E EUROPEIA 11 A Confer ncia das Na es Unidas sobre o Meio Ambiente e o Desenvolvimento CNUMADA C pula ou Cimeira da Terra realizou se entre os dias 3 e 14 de Junho de 1992 no Rio de Janeiro Teve lugar a Confer ncia das Na es Unidas sobre Ambiente e Desenvolvimento promovida pela Organiza o das Na es Unidas ONU As preocupa es com o clima e a necessidade de definir uma estrat gia conjunta para o proteger levaram 170 pa ses a adotar a Agenda 21 um plano de a o global para ser posto em pr tica por todos os governos assim como tr s conven es e Conven o Quadro das Na es Unidas para o Combate s Altera es Clim ticas UNFCCC e Conven o sobre Diversidade Biol gica ou Conven o da Biodiversidade CBD e Conven o das Na es Unidas de Combate Desertifica o UNCCD Na terceira Conven o do Quadro das Na es Unidas sobre altera es clim ticas COP3 que teve lugar em Quioto Jap o em De
206. zembro de 1997 surgiu o Protocolo de Quioto informa o UN Um protocolo internacional legalmente vinculativo que estabelece objetivos para os pa ses industrializados no que concerne s suas emiss es de Gases com Ffeito de Estufa GEE Dos 160 participantes 39 pa ses industrializados comprometeram se a limitar as suas emiss es de GEE na atmosfera entre 2008 e 2012 em 5 em rela o aos valores de 1990 e no caso da Uni o Europeia UE em 8 o que pressup e negocia es complexas j que a economia mundial est fortemente dependente do consumo de combust veis f sseis e que alguns dos pa ses intervenientes tenham que suportar as redu es mais ou menos acentuadas 12 CAP TULO 1 INTRODU O do respetivo Produto Interno Bruto PIB Entre os 39 pa ses envolvidos n o se encontravam os EUA e a Austr lia embora estivessem presentes alguns dos maiores poluidores do mundo tal como a China a R ssia e mesmo a ndia O Protocolo foi estabelecido em 1997 tendo por base os princ pios estabelecidos e assinados em 1992 A 16 de Fevereiro de 2005 tornou se oficial Ao assinar o Protocolo de Quioto a Europa assumiu o compromisso de reduzir as suas emiss es de GEE em 8 relativamente a 1990 durante o per odo de 2008 e 2012 Como a situa o geogr fica e econ mico social dos diversos Estados Membros diversa foi celebrado um acordo de objetivo comum e partilha de responsabilidades entre os diferentes Estados Desta forma o

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