XIV ENTAC - Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído - 29 a 31 Outubro 2012 - Juiz de Fora
ESTUDO DE CASO: APLICAÇÃO DO PROCESSO DE
ETIQUETAGEM DO SISTEMA DE AR CONDICIONADO DE UM
EDIFÍCIO TIPO ESCRITÓRIO
Thiago Gonçalves de Oliveira Santos(1), Álvaro Messias Bigonha Tibiriçá(2) ,
Joyce Carlo Correna(3), Antônio C. Gonçalves Tibiriçá(4)
(1,2) Universidade Federal de Viçosa – Departamento de Engenharia de Produção e Mecânica,
(3,4) Universidade Federal de Viçosa – Departamento de Arquitetura e Urbanismo,
Avenida Peter Henry Rolfs, s/n, Campus Universitário, Viçosa - MG, Brasil
{(1) thiago.g.santos, (2) alvaro.tibirica, (3) joyce.carlo, (4) tibirica}@ufv.br
Resumo
Neste trabalho, foi feita análise do sistema de condicionamento de ar de um edifício tipo
escritório segundo o Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE). O processo de etiquetagem
assim como os requisitos mínimos para a certificação estão descritos em dois documentos: o
Regulamento Técnico de Qualidade (RTQ-C) e o Manual de aplicação. O objetivo foi aplicar
os procedimentos de etiquetagem de edifícios para o subsistema de condicionamento de ar
em um edifício em uso. O edifício escolhido possui 16 gabinetes (escritórios), recepção, sala
de reuniões, três salas de informática, um auditório, além de banheiros e cozinha, totalizando
uma área construída de quase 700 metros quadrados. Possuem condicionamento de ar os
espaços para uso coletivo: salas de informática, auditório e sala de reunião. Foram
analisadas as cargas térmicas de cada ambiente condicionado assim como analisados os
equipamentos de condicionamento de ar. Os resultados permitiram classificar o sistema de
condicionamento de ar do edifício de acordo com o PBE como sistema de baixa eficiência.
Sugestões e críticas relacionadas ao sistema de condicionamento de ar do edifício analisado
foram comentadas.
Palavras-chave: Eficiência Energética, Etiquetagem, Ar Condicionado.
Abstract
In this work, the air conditioning system for an office type building was analyzed according to
the Brazilian Labeling Program (PBE). The labeling process as well as the minimum
requirements for certification are described in the Technical Regulation of Quality (RTQ-C).
The aim was to apply the procedures for labeling of buildings for the air conditioning system
in a building in use. The chosen building has 16 offices, reception, meeting room, three
computer rooms, an auditorium, as well as bathrooms and kitchen, with a total construction
area of nearly 700 square meters. They have air conditioning spaces for collective areas:
computer labs, auditorium and meeting room. It was analyzed the thermal loads and
equipments in each conditioned environment. The results possible to classify the air
conditioning system of the building according to the PBE as a low efficiency system.
Suggestions and criticisms related to the air conditioning system of the building were
commented.
Keywords: Energy efficiency, labeling, air conditioning
1. INTRODUÇÃO
Sistemas de condicionamento de ar são responsáveis por até 50% de consumo de energia em
uma edificação. O crescimento no uso de sistemas de condicionamento de ar, em conjunto
com atual cenário de crise energética e ambiental, torna de importância vital o aumento da
eficiência energética desses sistemas (LOMBARD et al, 2011). Neste contexto, destaca-se a
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importância da avaliação da eficiência energética de um edifício segundo o PBE (Programa
Brasileiro de Etiquetagem). Esta avaliação é feita a partir da análise da envoltória, do sistema
de iluminação e do sistema de condicionamento de ar. Este último é responsável por 40% da
nota final do edifício. Nessa linha de raciocínio, este trabalho tem como finalidade aplicar, a
partir do estudo de caso de um edifício público, os procedimentos para etiquetagem do
sistema de condicionamento de ar do edifício. São aplicadas as diretrizes do RTQ-C,
Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de Edifícios
Comerciais (INMETRO, 2009) e da NBR 16401, Instalações de Ar Condicionado – Sistemas
Centrais e Unitários (ABNT, 2008). Fatores como determinação da carga térmica e
verificação da qualidade do ar interior são abordados.
2. METODOLOGIA
2.1. Edificação avaliada
Foi avaliado, no presente estudo, um edifício do tipo escritório. Neste edifício funciona o
Departamento de Engenharia de Produção e Mecânica (DEP/UFV). Ele possui dezesseis
gabinetes, recepção, sala de reuniões, três salas de informática, auditório, além de banheiros e
cozinha. Sua área útil é de quase 700 m², superior ao mínimo de 500 m² exigidos para a
avaliação do nível de eficiência energética em edifícios comerciais (RTQ-C). Dentro desta
área, os ambientes com sistemas de condicionamento de ar (duas salas de informática, uma
sala de reuniões e um auditório) somam 132,20 m². O horário de utilização desses ambientes é
o horário comercial (das 8h00 às 18h00). A Tabela 1 descreve as características básicas dos
quatro ambientes condicionados.
Tabela 1 - Características dos quatro ambientes estudados.
Área de Piso (m²)
Ocupantes habituais
Tipo de
Condicionador de Ar
Capacidade de
Refrigeração
Sala de
Informática 1
22,0
13
Sala de
Informática 2
37,5
21
Split Hi-Wall
18000 Btu/h
5275 W
Sala de Reuniões
Auditório
21,0
16
51,5
51
Split Hi-Wall
Split Hi-Wall
Split Teto
30000 Btu/h
8793 W
18000 Btu/h
5275 W
36000 Btu/h
10552 W
2.2. Qualidade do ar interior
Um dos requisitos da avaliação de eficiência energética para o sistema de condicionamento de
ar é que ele atenda as normas de qualidade de ar conforme a norma NBR-16401 (item 5.2 do
RTQ-C). A qualidade do ar deve ser mantida pelo sistema de ar-condicionado por meio da
renovação por ar exterior e pela filtragem de todo ar insuflado. A renovação é responsável
pela redução da concentração no ambiente de poluentes gasosos, biológicos e químicos que os
filtros não são capazes de reter (INMETRO, 2009). A NBR-16401 estipula a vazão mínima de
ar exterior a ser suprida pelo sistema para manter o ambiente em condições adequadas de
renovação de ar. A Tabela 2 mostra a vazão mínima necessária para renovação do ar, de
acordo com a NBR 16401, para os ambientes condicionados no DEP/UFV.
Tabela 2 – Vazão Mínima necessária segundo NBR 16401-3.
Vazão mínima (L/s)
Sala de
Informática 1
39,1
Sala de
Informática 2
66,2
2211
Sala de Reuniões
Auditório
46,3
209,3
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2.3. Carga térmica
As cargas térmicas de projeto do sistema de condicionamento, segundo o RTQ-C, devem ser
calculadas de acordo com normas e manuais de engenharia. Como os ambientes
condicionados desse estudo não possuíam memorial descritivo do cálculo da carga térmica, o
cálculo da carga térmica foi realizado segundo a metodologia descrita na NBR 16401. Fatores
externos e internos que contribuem para o incremento da carga térmica do recinto foram
considerados hora a hora (dentro do horário de uso) durante todos os dias do ano em ViçosaMG. A carga térmica devido à necessidade de renovação de ar também foi inclusa.
2.4. Condicionadores de ar
Cada um dos quatro ambientes condicionados do edifício avaliado possui um aparelho de ar
condicionado do tipo Split bem como uma unidade condensadora. Estas últimas, segundo o
RTQ-C, devem estar sombreadas permanentemente e ventiladas de forma a não interferir na
eficiência dos sistemas. A Tabela 3 mostra as características dos sistemas de condicionamento
de ar dos ambientes estudados.
Tabela 3 - Características dos condicionadores de ar
Potência Elétrica Consumida (W)
Capacidade de Refrigeração (W)
Eficiência Energética (COP)
Classificação Inmetro
Sala de
Informática 1
1950
5275
2,70
D
Sala de
Informática 2
3381
8792
2,60
C
Sala de Reuniões
Auditório
1950
5275
2,70
D
3900
10550
2,70
C
2.5. Procedimento de avaliação da eficiência energética do sistema de condicionamento
de ar para etiquetagem
A avaliação da eficiência energética dos sistemas de condicionamento de ar foi feita através
da aplicação das diretrizes do RTQ-C. Como requisitos mandatórios, foram avaliadas a carga
térmica e a qualidade do ar. A carga térmica tem papel fundamental, pois é a partir dela que é
determinada a capacidade frigorífica do sistema de condicionamento de ar. Este último deve
ser capaz de manter a qualidade do ar através de processos de filtragem e renovação do ar
interior. Após o cumprimento dos requisitos mandatórios, foi avaliada a eficiência de cada
sistema de condicionamento de ar. Cada sistema recebeu uma nota de A a E (A é mais
eficiente, e E é menos eficiente) de acordo com sua eficiência. Nesta etapa, os valores de
eficiência são obtidos de: etiquetas do INMETRO que acompanham o equipamento; tabelas
de classificação disponíveis no site do INMETRO; na ausência das informações anteriores
através do COP do equipamento. Após a classificação de cada sistema individualmente, é
calculada a nota final baseada na média das notas ponderadas pelo equivalente numérico da
classificação (5 para nível A, 4 para B, 3 para C, 2 para D e 1 para E) de cada sistema. De
acordo com o Resultado Ponderado (RP) o sistema é classificado segundo a tabela abaixo.
Tabela 4 - Classificação final do nível de eficiencia do edifício (RP – Resultado Ponderado)
RP
Classificação
4,5 ≤ RP ≤ 5,0
A
3,5 ≤ RP < 4,5
B
2,5 ≤ RP < 3,5
C
1,5 ≤ RP < 2,5
D
RP < 1,5
E
Depois de obtida a classificação do sistema, são verificados se todos os requisitos não
mandatórios também foram cumpridos. Caso não tenha sido cumprido aplica-se a penalidade
prevista. O descumprimento de um requisito mandatório classifica o sistema como nível E.
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3. RESULTADOS
Foram avaliados os seguintes itens do sistema de condicionamento de ar: Qualidade do Ar,
Carga Térmica dos Ambientes, e a Eficiência dos Condicionadores de Ar.
3.1. Qualidade do ar
Na edificação de estudo não existe plano de manutenção periódico dos filtros e também não
há um sistema de renovação de ar adequado. A renovação de ar só ocorre através de
infiltração de ar ou quando portas e/ou janelas são deixadas abertas. Não há nenhum tipo de
controle sobre a vazão de renovação de ar. Outro ponto de destaque foi a falta de manutenção
nos filtros dos aparelhos. Nenhum dos aparelhos em funcionamento possuía plano de
manutenção regular.
3.2. Carga térmica do edifício estudado
A Tabela 4 mostra as cargas térmicas calculadas com e sem renovação de ar. Foram
desprezados os valores 5% mais altos com objetivo de evitar casos extremos que possam
causar um superdimensionamento desnecessário. É mostrada também a contribuição de
equipamentos, pessoas e envoltória (paredes, portas e janelas) no valor final da carga térmica.
Tabela 5 - Contribuições da envoltória, pessoas, equipamentos e renovação para a carga térmica total
Envoltória (W)
Pessoas (W)
Equipamentos (W)
Subtotal
Renovação de ar (W)
Total
Sala de
Informática 1
1815,9
1700,0
1947,0
5462,9 W
18638,3 Btu/h
262,4
5725,3 W
19533,7 Btu/h
Sala de
Informática 2
3931,2
2740,0
3280,8
9952,0 W
33954,4 Btu/h
245,5
10197,5 W
34791,8 Btu/h
Sala de Reuniões
Auditório
2806,6
2080,0
192,0
5078,6 W
17327,1 Btu/h
254,7
5333,3 W
18196,2 Btu/h
2341,5
6640,0
1885,8
10867,3 W
37077,0 Btu/h
1579,1
12446,4 W
42464,7 Btu/h
3.3. Classificação do sistema de condicionamento de ar
A partir da classificação individual de cada sistema foi calculado o nível de eficiência do
sistema de condicionamento de ar. A Tabela 6 mostra o processo de obtenção do resultado de
eficiência ponderado a partir dos dados de cada ambiente condicionado. A última linha
contém a classificação geral do sistema de condicionamento de ar, C.
Tabela 6 - Determinação do nível de eficiência do sistema de condicionamento de ar
Ambiente
Sala de Informática 1
Sala de Informática 2
Sala Reuniões
Auditório
Classificação
Área
(m²)
22,13
37,49
20,92
51,65
Eficiência
da unidade
D
C
D
C
Equivalente
numérico
2
3
2
3
Coeficiente de
ponderação
0,167
0,284
0,158
0,391
C
Resultado
Ponderado
0,334
0,852
0,316
1,172
2,674
3.4. Classificação considerando a carga térmica e a qualidade do ar
Os valores de carga térmica calculadas foram compatíveis com a capacidade frigorífica dos
sistemas de condicionamento de ar dos ambientes condicionados. Os valores comerciais para
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capacidade de refrigeração dos sistemas de condicionamento de ar obrigam a escolha de
sistema com valores próximos aos obtidos no cálculo da carga térmica, o que torna o
dimensionamento dos sistemas dentro limite de aceitação, pelo menos quando a carga térmica
devido a renovação de ar não é considerada. Quando a carga térmica devido a renovação de ar
é considerada, seria mais apropriado o uso de condicionadores com capacidade de
refrigeração superior aos instalados. Todos os ambientes condicionados possuem variação ao
longo do ano de pelo menos 50% do valor de carga térmica utilizada, isto é, há momentos do
ano nos quais a carga térmica do ambiente se reduz a metade. Por conta desta sazonalidade,
seria mais apropriado o uso de módulos menores que atendam às cargas reduzidas com maior
eficiência (NBR-16401, item 7.1.2.). Nenhum dos ambientes condicionados possuía sistemas
de renovação e de filtragem de ar adequados. A falta de observação do requisito mandatório
de qualidade do ar tornaria a classificação final do sistema como E.
4. CONCLUSÃO
Foram aplicadas as diretrizes do RTQ-C para avaliação da eficiência energética do sistema de
condicionamento de ar em edifício público do tipo escritório. A avaliação final verificou que
o sistema é de baixa eficiência. Os condicionadores de ar foram classificados como C ou D. A
capacidade de refrigeração dos equipamentos não é suficiente para momentos com maior
carga térmica. Nenhum ambiente condicionado possui sistema de renovação de ar, o que
compromete a qualidade do ar interior dos ambientes condicionados. Considerando a não
conformidade do sistema em relação ao requisito de qualidade do ar, o sistema estudado seria
classificado como E. Neste ponto, cabe sugestão de que em futuras revisões do RTQ-C
coloque-se a exigência de apresentação de plano de manutenção periódica dos sistemas
qualidade do ar que é essencial para garantir a qualidade do ar no interior das edificações.
Vale ressaltar que o sistema de condicionamento de ar analisado neste trabalho não é exceção
entre os existentes em prédios públicos, o que mostra a necessidade de que esses sistemas
sejam avaliados e projetados a luz das diretrizes de eficiência energética e de qualidade do ar.
Neste trabalho foram analisados os ambientes condicionados do edifício estudado. Para
complementar este trabalho, coloca-se como etapa futura a verificação do desempenho
térmico de todos os outros ambientes do edifício estudado visando a análise das condições de
conforto e de qualidade de ar. Neste sentido, cabe também a análise do potencial de eficiência
energética com uso de sistemas de ventilação natural, de ventilação mecânica e de
resfriamento evaporativo, ou ainda integração desses sistemas, nos demais ambientes. Numa
futura revisão do RTQ-C, sugere-se a obrigatoriedade da comprovação da satisfação de
exigências mínimas de qualidade do ar para os ambientes avaliados.
REFERÊNCIAS
LOMBARD, P. L.; ORTIZ, J.; MAESTRI, I. R. The map of energy flow in HVAC systems. Applied Energy, v.
88, p. 5020-5031, 2011.
INMETRO. RTQ-C: Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de Edifícios
Comerciais, de Serviços e Públicos. Brasília, 2009.
ABNT. NBR 16401: Instalações de Ar Condicionado – Sistemas Centrais e Unitários. Rio de janeiro, 2008.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à FAPEMIG, à FUNARBE e ao CNPq pelo apoio financeiro ao grupo
de pesquisa.
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