Análise de Projetos de
Aquecimento Solar Passivo
Curso de Análise de Projeto de Energia Limpa
Residencia com Aquecimento Solar Passivo, França
Foto cedida por: Pamm McFadden (NREL Pix)
© Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – 2006.
Objetivos
• Revisar fundamentos dos
Sistemas de Aquecimento Solar
Passivo (ASP)
• Ilustrar considerações importantes
sobre análise de projetos de ASP
• Apresentar o Modelo de Projeto de Energia
ASP RETScreen®
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O que pode ser fornecido pelos
sistemas de ASP ?
• 20 a 50% das exigências
Edificio residencial projetado com
Aquecimento Solar Passivo, Alemanha
para aquecimento ambiental
…mas também…

Mais conforto

Melhor luz do dia



Foto cedida por : Fraunhofer ISE
(from Siemens Research and Innovation Website)
Prédio do NREL em Golden, Colorado
Pode reduzir custos com
refrigeração
Menor condensação na janela
Pode requerer um equipamento
menor para
aquecimento/refrigeração
Foto cedida por : Warren Gretz (NREL Pix)
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Principios da Operação do ASP
Convencional
Verão
Dispositivos
de sombra
ASP
Inverno
Janelas
avançadas
Massa Térmica
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Tecnologias de Janelas Avançadas
• Lâminas duplas ou triplas • Espaçadores isolantes
• Baixa emissividade
• Bordas isoladas,
Atenuador térmico
• Preenchida com gas inerte
Lâminas
e
Enchimento
Espaçador
3
0,1
Inerte
Isol.
Borda
U-valor (W/(m2°C))
Coef. Ganho do Aquec. Solar
Madeira
3
0,8
Ar
Alumin.
Madeira
Centro
do vidro
2
0,1
Inerte
Isol.
Madeira
Toda a
Janela
2
0,8
Ar
Alumin.
Madeira
2
0,8
Ar
Alumin.
Aluminum
1
0,8
-
-
Aluminum
0
2
4
6
8 0
0,2
0,4
0,6
0,8
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Sombreamento e Massa Térmica
• Sombreamento evita superaquecimento durante verão

Protege o lado exposto ao equador para quando o sol estiver alto

Árvores perenes próximas a prédios e estruturas

Cortinas, Telas, persianas, janelas com venezianas, etc.
• Massa térmica acumula calor, minimizando variações de
temperatura


Caso a área da janela que faceia o equador exceda 8 – 10% da área
aquecida do piso, as casas com construção leve e tradicional, irão
superaquecer
Use paredes duplas, lage, pisos cerâmicos, lareira de tijolos, etc.
• Sistemas ativos podem ser utilizados para distribuir calor pelo
prédio
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Recurso Solar vs.
Exigências para Aquecimento Ambiental
Buffalo, USA, 43ºN
Iqaluit, Canada, 64ºN
6

4
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Moscow, Russia, 55ºN
6
4
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Horas de sol a pique por dia
Horas de Sol a pique por dia
6
4
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
7
8
9
10
11
12
Lanzhou, China, 36ºN
6
4
2
0
1
2
3
4
5
6
Meses em que a temperatura média é menor ou igual a 10ºC estão
sombreados
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Exemplo de ASP Custos & Economias
Residencia Uni familiar Canadense
Vidro duplo
+baixa e
+argônio
+espaçador isolado
+3o vidro
0
100
200
• Custo da Janela
adicional


300
5 a 35%
400$ a 2.000$ por
casa
2
Custo da janela+instalação($/m )
• Economia de 20 a 50% do custo do aquecimento ambiental

Gas
0,25$/m3
150$ a 380$ por ano

Óleo
0,35$/l
210$ a 520$ por ano

Eletricidade
0,06$/kWh
270$ a 680$ por ano
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Projeto de Aquecimento Solar Passivo
Considerações
• Nova construção tem maior beneficio


Liberdade para orientar janela para facear o equador
e evitar o oeste
Dimensionamento do sistema de aquecimento
e aquecimento periférico podem ser reduzidos
• Retrofit é viável no caso de necessidade de troca da janela
• O beneficio é maior onde a carga térmica é alta comparada a
carga de refrigeração

Residencias baixas em clima de moderado a frio, são as melhores

Edificios comerciais e industriais têm ganho altos ganhos internos
• Considere janelas em conjunto com o resto das medidas
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Exemplos: Canadá e EUA
Edifícios de Baixo Consumo de Energia
• Técnicas de aquecimento solar passivo incorporadas em
edificios de aspecto convencionais
• Considerações financeiras nem sempre são primordiais:
conforto, redução de ruído, valorização da qualidade e meio
ambiente
Boa sombra e janelas avançadas, EUA
Foto cedida por : Hickory Corporation (NREL Pix)
Casa Verde Waterloo, Ontario, Canadá
Foto cedida por : Waterloo Green Home
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Exemplos: Alemanha and Lesotho
Casas Solares Auto-suficientes
• Mais isolamento do vidro, mais massa térmica e mais controle
da distribuição do ar
• Todas as necessidades de aquecimento ambiental podem ser
atendidas pelo aquecimento solar
• Tecnologias de janelas avançadas, permitem mais
flexibilidade na sua localização, ganhos de calor pela
radiação difusa
Freiburg, Casa Solar
Solar Rondavel, Thaba-Tseka, Lesotho
Foto cedida por : Vadim Belotserkovsky
Foto cedida por : Fraunhofer ISE
(from Siemens Research and Innovation Website)
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RETScreen® Aquecimento Solar Passivo
Modelo de Projeto
• Análise mundial da produção de energia, custo do ciclo de vida
e redução das emissões dos gases de efeito estufa

Residencias baixas e pequenos prédios
comerciais

Em climas que necessitem aquecimento

Perdas e ganhos das janelas

Efeitos médios do sombreamento
• Apenas 12 pontos de dados para
RETScreen® vs. 8.760 para
modelos de simulação horária
• Atualmente não incluidos:



Janelas não verticais
Efeitos instantâneos do sombreamento
Massa térmica de edificio especifico
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RETScreen®
Cálculo da Energia ASP
ECONOMIA EM ENERGIA
PARA AQUECIMENTO
ECONOMIA EM ENERGIA
Ajustar janela
propriedades térmicas
Calcular demanda
térmica
base/proposta
PARA REFRIGERAÇÃO
Calcular demanda
resfriamento
base/proposta
Calcular ganhos
internos
Ver e-Manual
Calcular ganhos
solar utilizáveis na
estação de
aquecimento
base/proposta
Calcular aumento da
carga resfriamento
base/proposto devido
ganhos solares
Calcular economia
energia durante
estação aquecimento
Calcular economia
energia durante
estação resfriamento
Calcular economia
total de energia
Análise de Projeto de Energia Limpa:
RETScreen® Engenharia e Casos
Capítulo de Análise de Projeto de Aquecimento
Solar Passivo
Calcular reduções
carga aquecimento
pico e carga
resfriamento pico
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Exemplo de Validação do
Modelo de Projeto ASP RETScreen®
RETScreen® comparado com HOT2-XP para uma casa típica de
200 m2 em construção de madeira


•
Janelas de vidro duplo melhoradas para vidro duplo com baixa-e com argônio
RETScreen® com 18% da precisão do HOT2-XP
RETScreen também compardo com o Método de Rateio de Energia

Economia de energia annual para 8 janelas de dsempenho superior comparados
com o caso base de janelas com vidro duplo
Econ. Anual energia (kWh/m2)
•
300
250
200
Método Rateio Energia
RETScreen
150
100
50
0
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Conclusões
•
ASP envolve orientação do edificio, janelas energéticamente
eficientes, sombreamento e massa térmica para reduzir aquecimento
ambiental
•
Um investimento mínimo nas janelas pode melhorar substancialmente
do envelope do prédio com beneficios econômicos de longo prazo
•
RETScreen® calcula:



Efeito da orientação da janela, tamanho e tecnologia em ganho solar
Efeito da tecnologia das janelas nas perdas de calor
Efeito do sombreamento na carga de resfriamento
•
RETScreen® permite análise anual com recurso de cálculos mensais
que pode atingir precisão comparável a modelos de simulação horária
•
RETScreen® pode propiciar redução substancial dos custos do estudo
de pré viabilidade
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Perguntas?
Módulo de Análise de Projeto de Aquecimento Solar Passivo
RETScreen® International Curso de Análise de Projeto de Energia Limpa
Para informações adicionais consultar a página Web do RETScreen em
www.retscreen.net
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