Projecto de Climatização
Grupo 2
Antonio Bernardo Rosas Ferreira
nª980504050
Fernando Baltasar dos Santos Pedrosa
nª000504003
Introdução:........................................................................................................................ 1
Considerações................................................................................................................... 2
Resumo ............................................................................................................................. 3
Caracterização do edifício ................................................................................................ 4
Descrição do edifício .................................................................................................... 4
Cálculo das cargas térmicas de Inverno ........................................................................... 6
Coeficientes de transferência de calor ...................................................................... 7
Perdas por condução através da envolvente ................................................................. 8
Factor de concentração de perdas........................................................................... 10
Perdas localizadas................................................................................................... 12
Calculo da temperatura dos espaços não climatizados........................................... 15
Perdas devidas à renovação de ar ........................................................................... 18
Conclusão: .................................................................................................................. 19
Método graus-dia para o Aquecimento .......................................................................... 20
Ganhos Internos (Qgi) ................................................................................................ 24
Observação ............................................................................................................. 25
Ganhos Solares (Qsolar) ............................................................................................... 25
Necessidades de aquecimento .................................................................................... 31
Resultados................................................................................................................... 33
Conclusão ................................................................................................................... 34
Cargas Térmicas de arrefecimento ou Cargas Térmicas de Verão................................. 35
Ganhos por condução ................................................................................................. 35
Ganhos solares directos através dos envidraçados ..................................................... 37
Ganhos associados à ventilação artificial ................................................................... 38
Ganhos internos .......................................................................................................... 39
Ganhos internos devidos á ocupação...................................................................... 39
Ganhos internos devidos à iluminação ................................................................... 40
Ganhos internos devidos ao equipamento .............................................................. 40
Cálculo das temperaturas de equilíbrio das zonas não climatizadas .......................... 40
Resultados................................................................................................................... 41
Necessidades de arrefecimento....................................................................................... 44
Método BIN................................................................................................................ 44
•
Carga de Condução através da envolvente ..................................................... 45
•
Carga de radiação ........................................................................................... 46
•
Ganhos Internos.............................................................................................. 46
•
Ventilação....................................................................................................... 47
Verificação do RCCTE................................................................................................... 49
Metodologia................................................................................................................ 49
Folhas de Cálculo do RCCTE .................................................................................... 51
Caso Inverno:.......................................................................................................... 51
Conclusões:............................................................................................................. 52
Caso Verão: ............................................................................................................ 53
Conclusões Finais:...................................................................................................... 54
Verificação do novo RCCTE.......................................................................................... 54
Determinação da potência do equipamento a utilizar..................................................... 55
Verificação do RSECE ................................................................................................... 58
Conclusão ................................................................................................................... 62
Bibliografia:.................................................................................................................... 63
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Introdução:
Este trabalho está enquadrado na disciplina de Climatização da opção de
Fluidos e Calor da Licenciatura em Engenharia Mecânica. Tem como objectivo
determinar o sistema de climatização para a torre do novo edifício do INEGI
considerando que a torre tem palas exteriores na fachada sul iguais ás representadas na
planta de pormenor e que nas fachadas este e norte tem estores interiores. Para a
determinação do sistema e para a verificação dos regulamentos foram calculados os
seguintes parâmetros:
• Cargas térmicas de Inverno ou de aquecimento;
• Cargas térmicas de Verão ou de arrefecimento;
• Necessidades térmicas de aquecimento (Método Graus-Dia);
• Necessidades térmicas de arrefecimento (Método BIN).
Finalmente foi escolhido o tipo de sistema a instalar e calculas as potências dos
respectivos equipamentos e verificação dos regulamentos (RCCTE e RSECE).
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Considerações
Para a execução deste trabalho foram tomadas as seguintes considerações:
•
O edifício em estudo é a torre das novas instalações do INEGI, no entanto,
considera-se que os pisos a climatizar com este sistema são apenas os situados
entre o piso 2 e 8 inclusive;
•
Para a determinação das cargas térmicas do edifício e para todos os restantes
cálculos foram realizados apenas os cálculos para os pisos 2, 5 e 8 por serem
considerados representativos do o edifício em estudo. O facto de se ter
considerado estes pisos deve-se às propriedades específicas de cada um. O piso
8 é considerado representativo porque está em contacto com a cobertura por esse
motivo pode ter maiores ganhos e perdas comparativamente com os pisos
intermédios. O piso 5 considerou-se representativo porque tem as mesmas
características que os pisos 3, 4, 5, 6 e 7 que se consideram serem todos
semelhantes. O piso 2 é representativo porque tem uma parte suspensa que o
torna diferente de todos os outros;
•
Como condições de projecto para o Inverno foram consideradas a temperatura
exterior igual a 1,3ºC e temperatura interior igual a 20ºC;
•
Como condições de projecto para o Verão foram consideradas a temperatura
exterior igual a 28,4ºC e amplitude 9,6ºC e temperatura interior igual a 25ºC;
•
As palas existentes na fachada sul são iguais às representadas na planta de
pormenor e protege a fachada da incidência do sol quando este incide na mesma
com ângulos compreendidos entre 35º e 72º;
•
Para o cálculo das perdas lineares e para o cálculo do factor de concentração das
perdas (fc) foram considerados apenas dois tipos de paredes como paredes
envolventes do edifício, paredes com e sem janelas;
•
Os dois tipos de paredes considerados no ponto anterior foram considerados
como tendo propriedades distintas para o piso 2 e 8 devido à diferença existente
entre o coeficiente linear de perdas destes pisos para os pisos intermédios;
•
O valor do caudal volúmico de ar para a ventilação mecânica do corredor igual a
5m3/m2;
•
O valor do caudal volúmico de ar para a ventilação mecânica da casa-de-banho
masculina (WCH) igual a 80m3/h;
•
O valor do caudal volúmico de ar para a ventilação mecânica da casa-de-banho
feminina (WCM) igual a 60m3/h;
•
As janelas têm todas uma altura de 2.2 m e têm 40 cm de parede em cima e em
baixo como se pode ver na planta representativa do corte A.
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Resumo
O edifício em estudo é um edifício de serviços e tem importantes ganhos
internos no período ocupado devido ao número de ocupantes por cada piso, o que torna
quase nulas as necessidades de aquecimento neste período. Por outro lado este facto tem
grandes desvantagens no caso do Verão e mesmo no Inverno porque torna necessário
arrefecer o edifício no Inverno e exige uma potência de arrefecimento no Verão muito
grande.
Outra desvantagem apresentada por este edifício é o facto de ter estores
interiores nas fachadas Este e Norte, este facto intensifica os ganhos durante o dia
devido á incidência solar e as perdas durante a noite.
Tomando como considerações as mencionadas no tópico anterior procedeu-se
ao cálculo das cargas térmicas de Inverno e de Verão e chegou-se aos resultados
seguintes:
•
Carga térmica de aquecimento para os 7 pisos considerados é igual a 95,8 KW;
•
Carga térmica de arrefecimento para os 7 pisos considerados é igual a 133 KW;
As necessidades térmicas de aquecimento calculadas através do Método de
Graus-Dia mantendo o edifício a 13º durante o período não ocupado são iguais a 78,96
KWh.
As necessidades térmicas de arrefecimento e aquecimento calculadas através
do Método BIN são apenas para os 5 dias úteis da semana e admitindo que o sistema é
desligado durante o período não ocupado por esse motivo no período não ocupado não
existem necessidades térmicas e no período ocupado apenas existem necessidades de
arrefecimento que são iguais a 126,8 KWh/Ap.
O sistema adoptado para ser instalado neste edifício é um sistema ar-água, em
que o arrefecimento e aquecimento é feito através dum sistema de 4 tubos com
ventiloconvectores, o ar insuflado é 100% ar novo e o caudal de ar insuflado é igual ao
caudal mínimo (1,74m3/s) que se deve garantir para as condições de funcionamento
estabelecidas.
A potência da Caldeira e do Chiller a instalar para garantir o funcionamento do
sistema nas condições estabelecidas é respectivamente igual a 101,6 KW e 56,4 KW.
A verificação do RCCTE permite concluir que este edifício não satisfaz o
regulamento nas condições de Verão e que é necessário tomar medidas de correcção.
A verificação do novo RCCTE neste edifício não pode ser realizada dado que
se trata de um edifício de serviços com sistema de climatização centralizado.
A verificação do RSECE permite concluir que o sistema projectado não
verifica este regulamento dado que a potência de arrefecimento de projecto é superior á
potência permitida pelo regulamento.
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Caracterização do edifício
Descrição do edifício
O caso de estudo é a Torre do Edifício do INEGI/IDMEC. È um edifício de
escritórios, com oito pisos e 35 m de altura. Está localizada na cidade do Porto, Portugal
com uma latitude de 41.1º em relação à linha do equador, e longitude de 8.0º Oeste, em
relação ao meridiano de Greenwich.
O Edifício encontra-se situado ao lado da Faculdade de Engenharia, na Rua Dr.
Roberto Frias, perto do Hospital de São João. E está inserido numa zona urbana, com
uma elevada densidade de construções.
O edifício é constituído por 7 pisos de escritórios que partilhando uma divisão
do espaço semelhante (Figura 1), com excepção do piso 3.
Fig.1 – Planta do piso 2
Para simplificação da análise deste edifício, considera-se apenas os Pisos 2, 5 e
8, considerando que todos os pisos intermédios têm um comportamento semelhante ao
Piso 5.
Desprezando as diferenças do Piso 3, todos os pisos são constituídos por um
conjunto de seis gabinetes orientados a Sul, sendo os gabinetes em ambas as
extremidades ligeiramente maiores, e o gabinete seis com janelas a Sul e a Este.
Cada Piso contém também uma área de trabalho comum, onde diversas pessoas
partilham o mesmo espaço. Existe também uma casa de banho para os homens e outra
para as mulheres.
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Todas estas divisões estão interligadas por um átrio central, que também se
considera climatizado.
Todos os pisos se encontram ligados por um elevador e umas escadas, estando
as escadas isoladas numa caixa de escadas.
Existem também dois espaços não úteis, onde podem passar tubagens que não se
encontram climatizados.
Todo o edifício consiste basicamente numa torre com grandes áreas de
envidraçado a Norte, Este e Sul, e sem nenhuma entrada de luz a Oeste. A fachada a Sul
contem sombreadores externos de acordo com a figura 2, e a fachada Norte e Este tem
sombreadores interiores metálicos de lâminas cinzentas.
Fig. 2 – Pormenor das palas utilizadas na fachada sul
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Cálculo das cargas térmicas de Inverno
A carga térmica de Inverno é a potência máxima que a instalação de
aquecimento tem que possuir para garantir o conforto térmico de todas as zonas
habitáveis caso não existam ganhos solares nem ganhos internos. Esta potência é
calculada somando todas as perdas por condução através da envolvente do edifício e as
perdas por renovação do ar.
As perdas por condução incluem as perdas pelas paredes (zonas homogéneas +
pontes térmicas), pelas coberturas, pavimentos, envidraçados, portas, zonas enterradas e
zonas adjacentes não aquecidas.
Normalmente nas renovações de ar são consideradas as perdas térmicas devido a
infiltrações, mas como neste caso se admite que o edifício vai estar pressurizado, podem
ser desprezáveis considerando apenas as perdas por ventilação mecânica.
O cálculo das cargas térmicas de Inverno é efectuado considerando as piores
condições possíveis, ou seja, a temperatura exterior é a mais baixa ocorrida com uma
probabilidade de ocorrência de pelo menos 95%, não existem ganhos solares, nem
ganhos internos e pretendesse nestas condições manter a temperatura interior das zonas
climatizadas constante e igual a 20ºC.
Atendendo ás condições preestabelecidas é necessário calcular todas as perdas
devidas ás diferenças de temperatura existentes entre os espaços climatizados e o
exterior, e entre os espaços climatizados e as zonas não climatizadas.
Considerando a temperatura exterior na zona do Porto com uma probabilidade
de ocorrência de 97,5% igual a 1,3ºC deve-se calcular a temperatura dos espaços não
climatizados, as perdas dos espaços climatizados para os espaços não climatizados e as
perdas dos espaços climatizados para o exterior.
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Coeficientes de transferência de calor
O coeficiente global de transferência térmica (K) é o inverso da soma das
resistências térmicas de todas as componentes que constituem o elemento (formula 2).
A obtenção correcta dos coeficientes de transferência de calor é muito
importante nesta fase uma vez que o fluxo de calor que atravessa um dado elemento da
envolvente de um edifício lhe está directamente associado.
K=
1
(W/m2K)
n
ΣRt
i =1
(2)
i
A resistência térmica (Rt) pode ser obtida através da divisão da espessura do
material pela sua condutibilidade térmica (fórmula 3).
Rt =
e
λ
(m2K/W)
(3)
onde:
e - espessura do material (m)
λ - condutibilidade térmica do material (W/mK)
Neste trabalho foram considerados os coeficientes de transferência térmica
fornecidos no projecto, e para as paredes exteriores é o K de simulação fornecido que é
utilizado para o cálculo (apesar deste não corresponder ao coeficiente calculado usando
as espessuras e coeficientes de condutibilidade fornecidos).
Elemento
Coeficiente global de
transferência Térmica (W/m2ºK)
Parede Exterior
Parede Interior
Cobertura
Laje do piso 2 em contacto com o exterior
Envidraçados
0,644
1,54
0,665
0,828
3,4
Tabela 1: Coeficientes Globais de Transferência Térmica para os diferentes elementos
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Perdas por condução através da envolvente
As perdas de calor pela envolvente são o factor mais significativo para o cálculo
das cardas térmicas. Devido ao seu peso no resultado final, é necessário especial
atenção para incluir todos os seus componentes (paredes, envidraçados).
As perdas pela envolvente são calculadas com base na fórmula 1 para cada sala.
O facto deste cálculo ser feito sala a sala devesse a que posteriormente é necessário
saber qual a potência a instalar em cada sala.
Q = KA(Ti − Ta ) (W)
(1)
onde:
Q: Perdas térmicas (W)
K: Coeficiente de transferência de calor do elemento em análise (W/m2K)
A: Área total do elemento (m2)
Ti: Temperatura do espaço climatizado (ºC)
Ta: Temperatura do ar exterior (ºC)
Os resultados das perdas através da envolvente de cada sala para os pisos 2, 5 e 8
são os apresentados na tabela 2.
Sala 1
Sala2
Sala3
Sala4
Sala5
Sala6
Openspace
Hall
W.C
Total
Perdas pela Envolvente (W)
Piso 2
Piso 5
Piso 8
888
624
893
521
411
580
521
411
580
521
411
580
521
411
580
1415
1211
1452
3871
3338
3338
130
130
691
196
196
388
8586
7143
9083
Tabela 2 – Valor das perdas pela envolvente através das paredes exteriores para os pisos 2, 5 e 8.
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Perdas pela Envolvente Piso 2
Sala 1
Sala2
Sala3
Sala4
Sala5
Sala6
Openspace
Hall
W.C
Gráfico 1 – Perdas pela envolvente no Piso 2
Como é possível ver no gráfico 1 circular para o Piso 2, a principal fonte de
perdas pela envolvente e pelo Open space facto que se justifica pela existência de
grandes áreas de envidraçado a Este e a Norte, e dado que o K dos envidraçados é muito
superior ao das paredes as perdas também são maiores.
Perdas pela Envolvente por Piso
10000,00
8000,00
6000,00
4000,00
2000,00
0,00
Piso 2
Piso 5
Piso 8
Gráfico 2 – Perdas pela envolvente nos vários Pisos
Por observação do gráfico 2 é possível constatar que o Piso onde existem mais
perdas pela envolvente é o piso 8. Este resultado era o esperado visto que o Piso 8 está
em contacto com a cobertura, que vai ser uma fonte de perdas bastante grande. Por
outro lado constata-se que o piso com menores perdas é o piso 5 como já se esperava
porque é um piso intermédio que não tem perdas devidas a elementos horizontais como
acontece no piso 2 e 8.
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Factor de concentração de perdas
O factor de concentração de perdas é um factor que se utiliza para influenciar as
perdas pela envolvente e que representa a percentagem de carga que é perdida pelas
paredes com as respectivas perdas lineares. Neste trabalho consideram-se apenas dois
tipos de factores de concentração de perdas, um para paredes com envidraçados e outro
para paredes sem envidraçados. Destes dois tipos de factores de concentração ainda se
faz uma distinção entre pisos intermédios (3,4,5,6,7) e pisos extremos (2,8).
Para o cálculo factor de concentração para paredes com janela considerou-se a
parede exemplo representada na Figura 3.
Fig.3 – Parede com janela
Para os pisos intermédios (3,4,5,6,7):
fc j .int . =
0,4 * 2 * 2,67 * 0,64 + 0,2 * 0,8 * 2 + 2,67 * 2 * 0,11
1,66
0,4 * 2 * 2,67 * 0,64
Para os pisos extremos (2,8):
fc j .extr . =
0,4 * 2 * 2,67 * 0,64 + 0,2 * 0,8 * 2 + 2,67 * 0,55 + 2,67 * 0,11
2,52
0,4 * 2 * 2,67 * 0,64
Por sua vez o cálculo do factor de concentração para paredes sem janela foi baseado na
parede exemplo representada na figura 4.
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Fig.4 – Parede sem janela
Para os pisos intermédios (3,4,5,6,7):
fc
int .
=
0,64 * 3 * 5,65 + 5,65 * 2 * 0,11+ 3 * 2 * 0,2
1,23
0,64 * 3 * 5,65
Para os pisos extremos (2,8):
fcextr . =
0,64 * 3 * 5,65 + 5,65 * 0,11+ 5,65 * 0,55 + 3 * 2 * 0,2
1,45
0,64 * 5,65 * 3
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Perdas localizadas
As perdas localizadas são perdas pontuais de calor associadas às pontes térmicas
que ocorrem nas uniões entre paredes, uniões de paredes com lajes e uniões de paredes
com pilares.
Ponte térmica por
parede exterior / laje tecto
Ponte térmica por parede
exterior/ laje inferior
Ponte térmica por parede
exterior/ laje superior
Ponte térmica por
parede exterior / laje tecto
Fig 5 –Esquema das Perdas localizadas
Na tabela 3 pode-se observar os valores dos coeficientes de transmissão térmica
Ψ (W/ m.ºK) retirados do RCCTE (Regulamento das características de Comportamento
Térmico dos Edifícios) e utilizados neste relatório.
Descrição
Parede exterior em contacto com
a laje superior
Parede exterior em contacto com
a laje inferior
Ψ (W/ m.ºK)
0,11
0,11
Pilares de canto
0,2
Pilares em contacto com a parede
exterior de ambos os lados
0,2
Parede exterior sobre laje de tecto
em contacto com o exterior
0,55
Observações
Tabela C.e.
admitindo em>0,25
Tabela C.e.
admitindo em>0,26
Tabela F.e.
admitindo em=0,25 com isolamento exterior
Tabela F.e.
admitindo em=0,25
Tabela D.e.1
admitindo ep=0,35 r
Tabela 3 – Valores do coeficiente Ψ- RCCTE .
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O cálculo das perdas térmicas lineares para cada divisão do edifício é feito
usando a fórmula 4 ou a fórmula 5.
Qloc = P Ψ(Ti − Ta ) [W] ( 4 )
ou
Qloc = (fc − 1) * K * A * (Ti − Ta ) [W] ( 5 )
onde:
Qloc: Perdas térmicas localizadas (W);
Ψ: Coeficiente de transferência de calor (W/m.ºK);
P: Perímetro do elemento (m);
Ti: Temperatura do espaço climatizado (ºC);
Ta: Temperatura do ar exterior (ºC) ;
fc: Factor de concentração das perdas;
K: Coeficiente de transferência de calor da parede em análise;
A: Área da parede em análise.
De seguida encontra-se exemplificado o cálculo das perdas térmicas localizadas
para a sala 1.
2
1
3
Fig.6 - Esquema das perdas localizadas Sala 1
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4
5
Fig.7 - Esquema das perdas localizadas Sala 1
Sala 1
Sala2
Sala3
Sala4
Sala5
Sala6
Openspace
Total
Perdas localizadas (W)
Piso 2
Piso 5
Piso 8
7
3
7
2
1
2
2
1
2
2
1
2
2
1
2
6
3
6
19
8
19
42
19
42
Tabela 4 - Perdas localizadas
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Calculo da temperatura dos espaços não climatizados
As zonas consideradas não climatizadas para este estudo são comuns para os três
pisos e são as seguintes: caixa dos elevadores, caixa de escadas, zona entre as casas-debanho e a parede exterior, zona fechada à saída das escadas.
O cálculo da temperatura destas quatro zonas não climatizadas é efectuado tendo
em consideração que apenas existem trocas de calor de e para estes espaços através das
paredes, não sendo consideradas para este cálculo as perdas devidas ás pontes térmicas.
O facto destes quatro espaços serem espaços que não estão limitados por pisos e que
percorrem o edifício desde o solo até à cobertura permite circulação de ar e provoca
aquecimento destas zonas nos pisos superiores caso estes não estejam abertos para o
exterior, este facto apesar de se poder verificar no caso em estudo não vai ser
considerado para o cálculo da temperatura das diferentes zonas.
Caixa de escadas
A caixa de escadas tem uma temperatura designado por Tb e como se pode
verificar na figura 8 tem duas perdas para o exterior assinaladas na figura como Q1 e
Q7, tem ganhos vindos da caixa dos elevados (Q4), tem ganhos vindos da zona não
climatizada 1 (Q6), tem ganhos vindos da zona não climatizada 2 (Q2) e tem ganhos
vindos do corredor (Q5) e da casa-de-banho (Q3).
Fig.8 - Representação dos fluxos de calor entre a caixa de escadas e a envolvente
Realizando um balanço aos diferentes fluxos de calor que entram e saem deste
espaço e estabelecendo que os ganhos são iguais ás perdas obtém-se a equação de
equilíbrio 6.
Q1 + Q7 = Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
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(6)
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Caixa dos elevadores
A caixa dos elevadores tem uma temperatura designada por TD e como se pode
observar na representação feita na figura 9 este espaço tem apenas perdas para a caixa
de escadas designado nesta figura e na anterior por Q4 e tem ganhos vindos do corredor
(Q9) e das casas-de-banho (Q8).
Fig.9 – Representação dos fluxos de calor entre a caixa dos elevadores e as zonas envolventes
Efectuando um balanço igual ao realizado anteriormente para a caixa de escadas
chega-se à equação de equilíbrio 7.
Q4 = Q8 + Q9
(7)
Zona não climatizada 1
Este espaço tal como os anteriores tem uma temperatura de equilíbrio designada
neste caso como TC. O cálculo desta temperatura é efectuado considerando um
equilíbrio entre todos os fluxos de calor que para este caso específico se verificam entre
o corredor (Q10), a sala 1 (Q11), a caixa de escadas (Q6) e o exterior (Q12) como se pode
observar na representação apresentada na figura 10.
Fig.10 - Representação dos fluxos de calor existentes na zona não climatizada 1
Do equilíbrio entre todos estes fluxos resulta a equação de equilíbrio 8.
Q6 + Q12 = Q10 + Q11
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(8)
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Zona não climatizada 2
Finalmente considera-se o espaço representado na figura 11 designado a partir
de agora como sendo a zona não climatizada 2 ou zona 2.
Fig.11 – Representação dos fluxos de calor existentes entre a zona 2 e a envolvente
Este espaço tal como os três anteriores tem uma temperatura constante de
equilíbrio designada neste caso como Te. Este espaço apresenta perdas de calor para o
exterior (Q13) e para a caixa de escadas (Q2), apresenta ganhos vindos das casas-debanho (Q15) e da sala 7 (Q14). Fazendo um balanço chega-se á equação de equilíbrio 9.
Q2 + Q13 = Q14 + Q15
(9)
Resolvendo o sistema constituído por estas quatro equações (6, 7, 8 e 9) chegase aos valores apresentados na tabela 5 e 6.
Fluxos (W)
Temperaturas (ºC)
Q1
50
Tb
11
Q2
4
Tc
16
Q3
51
Td
19
Q4
14
Te
14
Q5
48
Ta
1,3
Q6
Ti
20,00
Q7
29
95
Q8
5
Q9
9
Q10
74
Q11
20
Q12
66
Q13
143
Q14
7
Q15
140
Tabela 6 – Temperaturas dos
espaços envolvidos nos
balanços
Tabela 5 – Fluxos de Calor entre os diferentes espaços
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Perdas devidas à renovação de ar
As perdas devidas à renovação de ar são as perdas de calor associadas à ventilação
mecânica existente e são calculadas com base na fórmula 10.
•
Qvent . = V * Z * (Ti − Ta )
Z=
ρar * Cpar
3600
( 10 )
( 11 )
Onde:
•
V : Caudal volúmico de ar insuflado (m3/h);
Z: Factor de conversão que entra em consideração com o ρar e Cpar , neste caso o factor
Z é igual a 0,34.
As perdas por ventilação para os diferentes pisos têm os valores apresentado na tabela 7.
Sala 1
Sala2
Sala3
Sala4
Sala5
Sala6
Openspace
Hall
W.C
Total
Perdas por ventilação (W)
Piso 2
Piso 5
Piso 8
223
223
223
223
223
223
223
223
223
223
223
223
223
223
223
223
223
223
2225
2225
2225
1236
1236
1236
890
890
890
5689
5689
5689
Tabela 7 – Valor das perdas por ventilação para os pisos 2, 5 e 8.
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Conclusão:
As cargas térmicas máximas de Inverno para cada piso para as condições
exteriores de projecto são as apresentadas na tabela 8.
Perdas pela envolvente (W)
Perdas Lineares (W)
Perdas para os espaços não climatizados (W)
Perdas por ventilação (W)
Total (W)
Piso 2
8586
42
347
5689
14664
Piso 5
7143
19
347
5689
13198
Piso 8
9083
42
347
5689
15161
Tabela 8 – Valores das cargas de aquecimento máximas para cada sala e para cada piso.
Dos dados recolhidos da tabela 8 pode-se determinar o valor da carga térmica de
Inverno ou carga térmica de aquecimento para o edifício todo, que é igual a 95,8 KW.
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Método graus-dia para o Aquecimento
O método graus-dia (MGD) é um método cálculo estático utilizado para a
determinação das necessidades térmicas de aquecimento. Isto é, este método assume
que o edifício, no Inverno, passa por uma série de estados de equilíbrio. Considerando
constantes as condições exteriores como velocidade do vento e a humidade, assim como
as condições interiores (ganhos internos).
Apesar da sua simplicidade este permite obter resultados bastante aceitáveis para
o cálculo das necessidades anuais de aquecimento.
Σ(Ti − Ta )+
Q = 0,024.GA.
GD =
Σ(Ti − Ta )+
j
24
j
(12)
24
[kWh]
(13) [ºC/dia]
Onde o factor GA é o coeficiente médio global das perdas do edifício em
(W/ºC), considerando as perdas pela envolvente, as perdas localizadas e as perdas por
ventilação. O factor GD é o parâmetro Graus-dia, que representa o somatório das
diferenças positivas entre Ti (temperatura interior de projecto) e Ta (temperatura do
ambiente exterior) média ao longo do período de aquecimento.
Considerando os ganhos internos:
Fig.12 – Gráfico do método graus-dia *
*Apontamentos de Climatização – Opção Fluidos e Calor – Licenciatura Eng. Mecânica - FEUP
Onde Tb (temperatura base ou de equilíbrio) representa a temperatura a baixo da
qual surgem necessidades de aquecimento.
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Tb é calculada através da diferença entre Ti e a divisão do Qgi (ganhos internos médios)
por GA.
Tb = Ti −
Qgi
GA
(14)
Para a análise das necessidades de aquecimento considera-se a semana dividida
em três períodos. No período de fim-de-semana não é considerada a existência de
ocupantes no interior do edifício, pressupondo-se assim que toda a iluminação e
ventilação se encontram desligadas, por este motivo não existem ganhos internos nem
perdas por ventilação. Nos dias úteis, consideram-se o período ocupado e o período
nocturno onde não existem ganhos internos nem ganhos solares.
GA medio global
(W \ ºK)
Qgi ( W )
Tb
Ti - Tb
Sala 1
66,74
469
12,97
7,03
Sala2
42,80
310
12,77
7,23
Sala3
42,80
310
12,77
7,23
Sala4
42,80
310
12,77
7,23
Sala5
42,80
310
12,77
7,23
Sala6
95,90
426
15,56
4,44
Openspace
348,69
3311
10,50
9,50
Hall
73,06
292
16,01
3,99
W.C
58,08
92
18,42
1,58
Total
813,65
5827
12,84
7,92
Ti=
20
ºC
Tb=
12,84
ºC
Tabela 9 – Tabela do cálculo da Tb para o piso 2, período ocupado
Piso
2
5
8
Tb (Período Ocupado)
12.84
11.68
13.75
Tabela 10 – Tabela da Tb para os vários pisos, período ocupado
Depois de calcular a Tb para os vários pisos obteve-se os valores dos GD, através
de uma regressão linear de valores de GD tabelados para Porto - Serra do Pilar.
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PortoS. do
Pilar
Graus dia Tabelados
Tb
15
18
Outubro
0
0
Novembro
79
131
Dezembro
155
243
Janeiro
185
276
Fevereiro
142
223
Março
137
221
Abril
35
61
Maio
0
0
0
42
92
119
84
76
16
0
Tb Piso 2
12,84
Tabela 11 – Tabela dos GD tabelados para varias Tb e o resultado para a regressão linear para Tb do piso 2
300
y = 30,333x - 270
250
y = 29,333x - 285
y = 27x - 263
Linear (Janeiro)
200
Linear (Abril)
y = 28x - 283
Linear (Novembro)
150
Linear (Dezembro)
Linear (Fevereiro)
100
50
0
14,5
Linear (Março)
y = 17,333x - 181
y = 8,6667x - 95
15
15,5
16
16,5
17
17,5
18
18,5
Gráfico 3 – Regressão linear dos valores tabelados
Na tabela 11 estão os resultados do cálculo do GD para o piso 2 usando a formula 15.
GDmensal = (Tb-Te)*Ni (15)
Onde:
GDmensal: Graus-Dia num mês (º/dia)
Tb: temperatura base (ºC)
Te: temperatura exterior média (ºC)
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Meses
Tb (ºC)
Te (ºC)
Tb-Te
Dias
do mês
Graus dias
de
aquecimento
Janeiro
12,84
7,5
5,34
31
165
Fevereiro
12,84
10
2,84
28
79
Março
12,84
12,5
0,34
31
10
Abril
12,84
14
-1,16
30
0
Maio
12,84
15
-2,16
31
0
Junho
12,84
18
-5,16
30
0
Julho
12,84
20
-7,16
31
0
Agosto
12,84
20
-7,16
31
0
Setembro
12,84
18
-5,16
30
0
Outubro
12,84
15
-2,16
31
0
Novembro
12,84
12,5
0,34
30
10
Dezembro
12,84
10
2,84
Total
31
88
365
354
Tabela 12 – Tabela dos GD calculados para o piso 2
Graus dias de
aquecimento
calculados
Graus dias de
aquecimento
tabelado
Erro (%)
165
119
-0,28
79
84
0,05
10
76
6,29
0
16
0,00
0
0
0,00
0
0
0,00
0
0
0,00
0
0
0,00
0
0
0,00
0
0
0,00
10
42
3,09
88
92
0,04
354
429
Tabela 13 – Tabela de comparação dos GD calculados com os GD tabelados para o piso 2
Como existe uma diferença significativa entre os 2 resultados, optou-se por
seguir os GD tabelados por estes serem mais fiáveis.
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Ganhos Internos (Qgi)
Existe sempre, num edifício, uma certa quantidade de energia térmica libertada
para o ar interior, por todo o conjunto de ocupantes, equipamentos e iluminação. Estes
ganhos internos de energia térmica não são programados, mas antes consequência do
normal funcionamento do edifício.
Neste edifício, visto destinar-se para escritórios, vamos ter ganhos internos com
um elevado peso no balanço energético global do edifício. Isto devido principalmente a
elevada taxa de ocupação do espaço assim como ao grande número de equipamentos
informáticos.
Nem todos os ganhos internos vão ser úteis para o aquecimento do edifício, isto
é devido a vários factores mas principalmente devido a inércia térmica do edifício. Por
isso optou-se pela multiplicação dos resultados por um rendimento de 50% para
eliminar influência da inércia do edifício no aproveitamento dos ganhos internos. Os
cálculos dos ganhos do edifício estão resumidos na tabela 14.
Ocupantes
Area
(m^2)
nº
Ocupantes
Q
sensivel
Q
latente
Iluminação
Equipamentos
Rendimento
Gi (W)
Sala 1
21,59
1
75
55
323,85
539,75
0,5
469,30
Sala2
13,6
1
75
55
204
340
0,5
309,50
Sala3
13,6
1
75
55
204
340
0,5
309,50
Sala4
13,6
1
75
55
204
340
0,5
309,50
Sala5
13,6
1
75
55
204
340
0,5
309,50
Sala6
19,4
1
75
55
291
485
0,5
425,50
Openspace
146,8
10
750
550
2202
3670
0,5
3311,00
Hall
38,89
0
0
0
583,35
0
0,5
291,68
W.C
12,21
0
0
0
183,15
0
0,5
91,58
Piso*
293,29
16
1200
880
4399,35
6054,75
5827,05
* Espaço climatizado
Tabela 14 – Tabela do cálculo dos ganhos internos
Estes cálculos foram feitos com base nos dados fornecidos pelo arquitecto que
estão transcritos na tabela 15.
Q sensivel*
( W/ ocup.)
Ocupantes
Q latente*
( W/ ocup.)
Iluminação
(W/m2)
Equipamentos
(W/m2)
75
55
15
25
Tabela 15 – Dados assumidos para o cálculo do Qgi.
(dados recomendados por o RSECE)
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Observação
No cálculo do Qgi foi considerado que durante o horário de funcionamento, em
cada piso se encontravam permanentemente a trabalhar 16 funcionários e que o
equipamento e iluminação se encontravam sempre ligados. Esta rigidez nos cálculos
deve-se ao facto do MGD se tratar de um método estático (como já referido), isto vai
introduzir um certo erro no cálculo das necessidades térmicas de aquecimento (NTA).
Este erro é compensado pela facilidade e simplicidade do método.
Para uma maior certeza nos resultados era aconselhado usar métodos dinâmicos,
que espelhem com maior precisão a natureza das trocas térmicas que ocorrem no
edifício ao longo de um ano.
Ganhos Solares (Qsolar)
A radiação solar tem a maior contribuição na diminuição da necessidade de
aquecimento. Por isso é essencial a sua consideração no cálculo das necessidades de
aquecimento.
O primeiro passo deste processo foi calcular a quantidade de energia que chega a
uma superfície vertical.
A radiação global média diária mensal numa superfície horizontal e o índice de
claridade médio mensal (Kt) para o Porto, foram retirados das tabelas presentes no
Anexo 2 dos apontamentos da cadeira de Térmica dos Edifícios.. Seguidamente
converteu-se a radiação global média diária mensal em radiação incidente numa
superfície vertical virada a este da seguinte forma:
Nesta fase ir-se-á contabilizar os ganhos solares captados pelos envidraçados,
tendo em conta que nem todos os ganhos solares incidentes são úteis ou não.
De seguida será apresentado um possível procedimento para o cálculo dos
ganhos solares.
Determinação da Radiação global média diária mensal numa superfície inclinada
( Gv ):
Considerando:
Gv
=
GH
X
R
[Wh/m2.dia]
(16)
onde:
Gv : radiação global média diária mensal incidente numa superfície vertical
[Wh/m2.dia];
GH : radiação global média diária mensal incidente numa superfície horizontal
[Wh/m2.dia];
R : factor de conversão da radiação no plano horizontal para o plano do envidraçado.
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O factor GH está tabelado e encontra-se nos Apontamentos da cadeira de
Térmica de Edifícios, no Anexo 3.
Por sua vez, o valor do factor de conversão R é dado por:
⎛ D ⎞ D ⎛1+ cos β ⎞
⎟ + ρ ⎛⎜⎜1− cos β ⎞⎟⎟
R = Rs ⎜⎜⎜1− H ⎟⎟⎟ + H ⎜⎜
⎟
⎜⎝ GH ⎠⎟ GH ⎝⎜
⎠⎟
⎝⎜
⎠⎟
2
2
(17)
em que:
RS : factor geométrico;
DH : radiação difusa média diária mensal incidente numa superfície horizontal
[Wh/m2.dia];
ρ : coeficiente de reflexão;
β : ângulo de inclinação da superfície, em relação ao plano horizontal [º].
Nota:
Como este edifício se encontra numa zona altamente urbana, ρ
ρ betão = 0,3;
considerado foi o
Através da relação de “ Collares-Pereira “ consegue-se estimar a fracção da
⎛D ⎞
radiação difusa na radiação global incidente numa superfície horizontal ⎜⎜⎜ H ⎟⎟⎟ , isto é:
⎝⎜GH ⎠⎟
⎛ D ⎞⎟
⎜⎜ H ⎟ = 0,775 + 0,00653(H − 90) − (0,505 + 0,00455(H − 90)) x cos(115K − 1) (18)
0
0
T
⎜⎜G ⎟⎟
⎝ H⎠
onde:
H 0 : ângulo horário de “pôr-do-sol” [º];
K T : índice médio mensal de claridade. (retirado Anexo 4)
O ângulo horário de “pôr-do-sol” ( H 0 ) é igual a :
H0 = a cos(− tan φ x tan δ )
[º]
(19)
sendo: φ : latitude do local [º];
δ : declinação –
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⎛ 360
⎞
δ = 23,45 x sin ⎜⎜
(284 + N )⎟⎟⎟ [º]
⎜⎝ 365
⎠
(20)
N: nº de dias contados a partir de 1 de Janeiro.
O factor geométrico ( RS ) é definido, segundo “ Duffie & Becker ”, para
superfícies inclinadas com qualquer orientação, desde que não seja interrompida a
incidência directa do sol mais de que uma vez durante o dia.
Assim:
Rs = E + F − J (21)
sendo:
π(Hss − Hsr )
* [(cos β sin δ sin φ ) − (sin δ cos φ sin β cos ψ )
180
E=
⎡
⎤
πH0
2 ⎢(cos φ cos δ sin H0 ) +
(sin φ sin δ )⎥
⎢⎣
⎥⎦
180
F=
J=
(22)
(sin Hss − sin Hsr ) * [(cos φ cos δ cos β ) + (cos δ cos ψ sin φ sin β ]
(23)
⎡
⎤
πH0
2 ⎢(cos φ cos δ sin H0 ) +
(sin φ sin δ )⎥
⎥⎦
180
⎣⎢
(cos Hss − cos Hsr ) * (cos δ sin β sin ψ )
⎡
⎤
πH0
2 ⎢(cos φ cos δ sin H0 ) +
(sin φ sin δ )⎥
⎢⎣
⎥⎦
180
(24)
e que:
se γ > 0 ⇒
Hsr = − min(H0 ;C )
[º]
Hss = min(H0 ; D )
se γ < 0
⇒
Hsr = − min(H0 ; D )
Hss = min(H0 ;C )
[º]
considerando :
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A=
cos φ
sin φ
+
sin ψ tan β tan ψ
⎡ cos φ
sin φ ⎤
⎥
+
B = tan δ ⎢
⎢⎣ tan ψ sin ψ tan β ⎥⎦
[º]
(25)
[º]
(26)
⎡ AB + A2 + B 2 + 1⎤
⎥
C = ar cos ⎢⎢
2
⎥
A +1
⎣⎢
⎦⎥
[º]
(27)
⎡ AB − A2 + B 2 + 1⎤
⎥
D = ar cos ⎢⎢
2
⎥
A +1
⎢⎣
⎥⎦
[º]
(28)
onde:
H SR : ângulo horário do “nascer-do-sol” na superfície inclinada [º];
H SS : ângulo horário do “pôr-do-sol” na superfície inclinada [º];
H 0 : ângulo horário de “pôr-do-sol” [º];
β : ângulo de inclinação da superfície, em relação ao plano horizontal [º];
φ : latitude do local [º];
δ : declinação [º];
ψ : azimute de superfície relativamente ao sul [º];
γ : azimute solar de superfície [º];
Por outro lado, o azimute solar de superfície ( γ ) é definido como:
γ = as − ψ
[º]
(29)
onde:
aS : azimute solar [º];
ψ : azimute de superfície relativamente a sul [º].
Logo, para envidraçados virados a Sul e Este:
- Sul : γ = as [º]
( γ > 0 );
- Este e inclinado 90º : γ = as − (−90) [º] ( γ < 0 ).
.
Determinação do Coeficiente de Transmissão de Radiação Solar dos Envidraçados
( τ ):
Nem toda a radiação incidente numa superfície vertical é captada, ou transmitida
através do envidraçado para o edifício.
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Por isso é necessário multiplicar os ganhos solares por um coeficiente de
transmissão ( τ ) que corrige a perda de energia de radiação, pela existência de um
envidraçado.
Este coeficiente depende do tipo de vidro e do ângulo de incidência da radiação
directa.
O ângulo de incidência médio mensal ( i ) é definido como:
i = ar cos [cos β sinh+ sin β cos γ cosh]
[º]
(30)
onde:
β : ângulo de inclinação da superfície, em relação ao plano horizontal [º];
γ : azimute solar de superfície [º];
h: altura do sol [º].
A altura do sol ( h ) em :
h = arc sin[ sin δ sin φ + cos δ cos φ cos H ]
[º]
(31)
com:
φ : latitude do local [º];
δ : declinação [º];
H : ângulo horário [horas]: ângulo formado pelo circulo horário com a direcção Sul do
plano meridiano do lugar, isto é: sabendo que 15º da trajectória do sol corresponde a 1
hora passada, então:
360º (1rot )
= 15º / hora
24h / rot
Todos os envidraçados do Edifício são de vidro duplo, com τ = 0,75
Finalmente:
⎛τ⎞
τ = 0,75 * ⎜⎜⎜ ⎟⎟⎟
⎝ τ n ⎠⎟
(32)
onde:
τ : Coeficiente de Transmissão de Radiação Solar.
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Cálculo da Energia Mensal Incidente, que é a energia de radiação que seja aos
envidraçados em cada mês.
[Wh/m2]
I = Gv * n
(33)
onde:
n: nº dias por mês
I: Energia Mensal incidente
Cálculo da área sombreada media mensal.
Como existem sombreadores em todas as superfícies envidraçadas, é necessário
saber para cada mês a fracção de energia que passa através dos envidraçados.
A
Sombreamento = Sombra
(34)
ATotal
Em que:
Asombra : Área Sombreada do envidraçado
Atotal: Área total do envidraçado
Para o cálculo do sombreamento consideramos
Finalmente:
Qsolar = I x τ x Sombreamento x 0.001
Qsolar efec = Qsolar * fsolar
[kWh]
[kWh]
(35)
(36)
Onde:
fsolar: fracção solar
A fracção solar é calculada em função do do parâmetro Relação Carga Solar
(RCS), que se exprime mês a mês pela equação (37).
RCS =
Qsolar
Qperdas
(37)
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Fracção Solar
Ganho Directo
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
y = -0,1104x2 + 0,6236x + 0,0174
0
0,25
0,5
0,75
1
1,25
1,5
1,75
2
2,25
2,5
RCS
Gráfico 4 – Fracção solar para vidros duplos – construção de tijolo
Necessidades de aquecimento
Necessidades de aquecimento para o piso 2, período semanal ocupado.
Calculo das Necessidades mensais brutas de aquecimento:
Meses
Factor
correcção
temporal
diaria
Graus dias
de
aquecimento
Graus dias
de
aquecimento
corrigidos
Necessidades
brutas de
aquecimento
(Kwh)
Janeiro
Fevereiro
Março
Abril
Maio
Junho
Julho
Agosto
Setembro
Outubro
Novembro
Dezembro
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
119
84
76
16
0
0
0
0
0
0
42
92
60
42
38
8
0
0
0
0
0
0
21
46
1166,07
816,62
746,70
158,83
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
405,48
893,89
214
4188
Ano
Tabela 16 – Necessidades mensais brutas de aquecimento
GDcorrig = FdxGD
Qp = 0.024 xGAxGDcorrig
(38)
(kWh)
(39)
Onde:
Qp: Necessidades de aquecimento brutas.
GDcorrig: Graus Dia Equivalente ao período diurno
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Necessidades
brutas de
aquecimento
(Kwh)
Qs
(KWh)
f solar
Qs efect
(KWh)
Factor
correcção
temporal
semanal
RCS
Qm
( KWh)
1166,07
816,62
746,70
158,83
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
405,48
893,89
2959,94
2454,13
2761,95
2955,77
2504,40
2499,96
2712,42
2914,00
2714,74
2853,89
3275,45
3386,27
2,54
3,01
3,70
18,61
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
8,08
3,79
0,889
0,894
0,89
0,89
0
0
0
0
0
0
0,89
0,795
2631,339
2194,96
2458,139
2630,639
0
0
0
0
0
0
2915,15
2693,509
0,71
0,71
0,71
0,71
0,71
0,71
0,71
0,71
0,71
0,71
0,71
0,71
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
4188
33993
40
5
15524
0
Tabela 17 – Necessidades mensais de aquecimento
Qm = (Qp − Qsxfsolar )xFsemanal
(40)
Onde:
Qm: Necessidades de aquecimento
Fsolar: fracção solar
Qs: ganhos solares pelos envidraçados a Sul e a Este em kWh
Fsemanal: Factor correcção temporal semanal igual a 5/7
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Fernando Baltasar dos Santos Pedrosa
António Bernardo Rosas Ferreira
Página 32
KWh
Resultados
Na tabela 18 pode-se ver os resultados para as necessidades de aquecimento para todos
os pisos, considerando que todos os pisos intermédios apresentam um comportamento
idêntico ao piso 5.
Como é possível constatar devido aos elevados ganhos internos do edifício, somando
uma apreciável componente solar, resulta que não existe necessidade de aquecimento
durante o período ocupado (tabela 18).
Meses
Piso 1
Janeiro
Fevereiro
Março
Abril
Maio
Junho
Julho
Agosto
Setembro
Outubro
Novembro
Dezembro
Total
0,00
Piso
2
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Piso
3
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Piso
4
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Piso
5
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Piso
6
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Piso
7
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Cobertura
Total
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
[KWh]
Tabela 18 – Necessidades mensais de aquecimento para todos os pisos período ocupado
Durante o período nocturno vai ser necessário aquecer, para manter o edifico a
temperatura interior de 13ºC, um total anual de 12268,5 kWh. Este valor elevado devese ao facto de neste período não existirem quaisquer ganhos internos ou ganhos solares.
Meses
Piso 1
Janeiro
Fevereiro
Março
Abril
Maio
Junho
Julho
Agosto
Setembro
Outubro
Novembro
Dezembro
Total
0,00
Piso 2
543,01
384,34
353,77
77,16
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
193,61
420,55
1972,43
Piso 3
431,86
305,67
281,36
61,37
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
153,98
334,47
1568,71
Piso 4
431,86
305,67
281,36
61,37
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
153,98
334,47
1568,71
Piso 5
431,86
305,67
281,36
61,37
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
153,98
334,47
1568,71
Piso 6
431,86
305,67
281,36
61,37
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
153,98
334,47
1568,71
Piso 7
431,86
305,67
281,36
61,37
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
153,98
334,47
1568,71
Cobertura
675,17
477,89
439,87
95,94
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
240,73
522,91
2452,51
Tabela 19 – Necessidades mensais de aquecimento para todos os pisos período não ocupado nocturno
Realizado por:
Fernando Baltasar dos Santos Pedrosa
António Bernardo Rosas Ferreira
Página 33
Total
3377,50
2390,59
1637,72
357,21
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
1204,23
2615,80
12268,50
[KWh]
No período de fim-de-semana, que correspondente a sábado e domingo, considerou-se
que o edifício não estava ocupado mas era necessário manter o edifício a uma
temperatura constante de 13 ºC.
Apesar de não haver ganhos internos, verificou-se que só era necessário proceder ao
aquecimento apenas no mês de Janeiro, com um valor de 78,79 kWh.
Meses
Piso 1
Janeiro
Fevereiro
Março
Abril
Maio
Junho
Julho
Agosto
Setembro
Outubro
Novembro
Dezembro
Total
0,00
Piso 2
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Piso 3
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Piso 4
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Piso 5
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Piso 6
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Piso 7
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Cobertura
78.79
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
42,45
Total
78.79
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Tabela 20 – Necessidades mensais de aquecimento para todos os pisos período fim de semana
Conclusão
Apesar de se poder considerar estes resultados fiáveis, estes valores tiveram origem em
que muitos parâmetros como ganhos internos e os ganhos solares se mantivessem
estáveis ao longo de cada período de aquecimento (ocupado, não ocupado e fim de
semana).
Além disso considerou-se a evolução linear dos Graus-dia tabelados mensais (Gráfico
3), o que introduz uma fonte de erro no cálculo.
Para obter uma avaliação mais precisa devia-se usar um método mais complexo como o
método BIN, onde o clima é caracterizado de forma mais detalhada e analisando a
temperatura em função da hora do dia, permitindo uma contabilização mais detalhada
da temperatura exterior, dos ganhos internos e ganhos solares.
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78,79
Cargas Térmicas de arrefecimento ou Cargas Térmicas
de Verão
A carga térmica de arrefecimento de um espaço é a potência térmica que é
necessária retirar desse mesmo espaço de modo que a temperatura no seu interior seja
constante e igual à estabelecida como condição de projecto.
Contrariamente ao que acontecia no cálculo das cargas térmicas de Inverno em
que se considerava um regime permanente, as cargas térmicas de Verão devem ter em
conta o regime variável dos ganhos. Para se considerar o facto do regime ser variável
utiliza-se um método tabular designado por CLTD/CLF que envolve compromissos
aceitáveis e bastante fiáveis com a variação da temperatura ao longo do dia.
As cargas térmicas de arrefecimento têm várias origens:
•
•
•
•
•
Condução de calor através dos elementos opacos da envolvente;
Ganhos solares directos através dos envidraçados;
Ganhos de calor associados às infiltrações;
Ganhos associados à ventilação artificial;
Ganhos internos, derivados de ocupantes, equipamentos e iluminação artificial.
Resumindo todas estas origens numa formula tem-se a fórmula 41.
Q
arref
= Q cond +Qvent + Qinf + Qg .int . + Qsol (41)
Admitindo que o espaço se encontra pressurizado como se admitiu
anteriormente no cálculo das cargas térmicas de Inverno elimina-se os ganhos por
infiltrações dado que estes nestas condições não vão existir. Todos os restantes ganhos
são calculados para os meses da estação quente (Junho, Julho, Agosto, Setembro). Na
fachada Sul dado que os sombreadores existentes são os apresentados na figura 2 não
existem ganhos solares directos e a fachada é considerada como se estivesse orientada a
Norte.
Ganhos por condução
A condução através da envolvente opaca (envidraçados, paredes e coberturas)
pode ser calculada recorrendo à equação da transferência de calor monodimensional em
regime permanente considerada em cada hora do dia.
Q = KA(CLTD ) (42)
Onde:
K – coeficiente de transmissão térmica do elemento da envolvente, já calculado
anteriormente e tem como unidades (W/m2ºK);
A – área do elemento da envolvente considerado (m2);
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CLTD – valor da diferença fictícia de temperatura exterior-interior que na
ausência de radiação solar e, em regime permanente, conduz a uma carga
térmica igual ao valor real calculado pelo método das funções de transferência.
Os valores de CLTD que inicialmente surgiram foram calculados pela
ASHRAE, no entanto, como o tipo de construção em Portugal é bastante diferente e
apresenta uma inércia bastante superior foram desenvolvidas tabelas de CLTD para o
caso de construções típicas em Portugal. As tabelas existentes dos valores de CLTD
para Portugal são calculadas com base nos parâmetros apresentados na tabela 21 que
correspondem às características da região V2 do RCCTE.
32ºC
Temperatura exterior de projecto
13ºC
Amplitude diária exterior
25ºC
Temperatura interior
21 de Julho
Dia
40ºN
Latitude
Tabela 21 – Características utilizadas para o cálculo dos valores de CLTD tabelados
Para o caso em estudo segundo o RCCTE o edifício encontra-se na região I2,V1 que tem
as características apresentadas na tabela 22 com uma probabilidade de ocorrência de
97,5%.
Temperatura exterior de projecto
Amplitude diária exterior
Temperatura interior
28,4ºC
9,6ºC
25ºC
Tabela 22 – Características da zona V1
Como as condições do caso de estudo são diferentes das escolhidas para o cálculo dos
valores tabelados deve-se efectuar a correcção dos valores do CLTD recorrendo à
fórmula 43 para o caso de paredes, à fórmula 44 para o caso de coberturas e
envidraçados.
CLTDcorri = (CLTD + LM ) * K + (Tiref − Ti ) + (T0 − T0 ref ) (43)
CLTDcorri = CLTD + (Tiref − Ti ) + (T0 − T0 ref ) (44)
Onde:
CLTD – valor tabelado para a região V2;
LM – correcção para outras latitudes e meses;
K – índice de cor das paredes/coberturas
K = 1 – cor escura ou clara mas em zona industrial
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K = 0,83 – cor média
K = 0,65 – cor clara – zona rural
Ti – temperatura interior [ºC];
Tiref – temperatura interior de referência [ºC];
T0 – temperatura exterior de projecto [ºC];
T0ref – temperatura exterior de projecto de referência [ºC].
Para este estudo o edifício apresenta uma inércia forte como se pode verificar
por observação dos cálculos efectuados para o efeito no Anexo 5, por este motivo os
valores de CLTD para uma parede de tipo 4 com inércia pesada são os utilizados.
Para a obtenção do valor de LM utilizou-se uma latitude igual a 40º dado que
dos valores tabelados é a que se aproxima mais da latitude do local onde se encontra o
edifício.
O valor de K igual a 1 é utilizado na correcção dado que o edifício em estudo se
encontra numa cidade, por isso considera-se zona industrial.
Ganhos solares directos através dos envidraçados
O caso dos ganhos solares por radiação solar é um processo que se encontra
limitado à incidência solar nas superfícies com capacidade de absorção conduzindo ao
armazenamento parcial dessa energia, que mais tarde é libertada no espaço circundante
por convecção. Por este motivo é muito importante a inércia, dado que, os atrasos
registados na libertação dessa energia para o espaço são maiores quanto maior for a
inércia do espaço.
Os ganhos solares por radiação solar são calculados através da fórmula 45.
Q = A * SC * SHGF * CLF (45)
Onde:
A – área do envidraçado [m2];
SC – factor solar (shading coefficient);
SHGF – Máximo ganho solar no envidraçado [W/m2];
CLF – cooling load factor;
Dado que na fachada sul o edifício tem palas exteriores para protecção do
envidraçado, e considerando vidro duplo incolor+incolor (5+5) retira-se o valor 0,75
para SC do RCCTE. Nas fachadas Este e Norte o edifício tem estores interiores de
lâminas, por este motivo o valor de SC deve ser corrigido através da fórmula 46.
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SCcorri =
Sp * Sv
0,75
(46)
Onde:
Sv – factor solar do envidraçado duplo (RCCTE);
Sp – factor solar da protecção (RCCTE).
média.
Para a determinação do valor de Sp considerou-se estores de lâminas de cor
Os valores de SHGF máximo para todas as fachadas são determinados
considerando uma latitude igual a 40º. Na utilização dos valores de SHGF nos
envidraçados da fachada Sul considera-se que estes se encontram virados a Norte dado
que as palas exteriores não deixam passar radiação solar directa. Para as fachadas Este e
Norte o valor de SHGF é corrigido através da fórmula 47 considerando que os estores
interiores cobrem metade da altura do envidraçado.
SHGF =
(SHGFsol * Asol + SHGFsomb * Asomb )
(47)
( Asol + Asomb )
O valor de CLF é determinado para a fachada Sul e para as fachadas Este e
Norte recorrendo aos valores tabelados.
Ganhos associados à ventilação artificial
Para os ganhos por ventilação artificial é necessário distinguir dois diferentes
tipos de ganhos, ganhos sensíveis (Qsen) e ganhos latentes (Qlat). Para a determinação
destes dois tipos de ganhos deve-se recorrer a um diagrama psicrométrico para
determinação do ∆h1 e ∆h2 como se pode observar na figura 13 e recorrer às fórmulas
48 e 49 para a determinação do valor dos ganhos sensíveis e latentes.
Fig. 13 – Exemplificação da determinação dos valores das entalpias
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Página 38
•
Qsen = m* ∆h1 (48)
•
Qlat = m* ∆h2 (49)
Ganhos internos
Os ganhos internos de um edifício podem ter várias contribuições, tais como:
•
•
•
Ocupação;
Iluminação;
Equipamentos.
Dado que o edifício em estudo é um edifício de escritórios admite-se que tem um
funcionamento contínuo das 9 às 17 horas legais. Uma vez que o cálculo das cargas
térmicas é feito com base no tempo solar verdadeiro é necessário efectuar a conversão
das horas legais em horas de sol verdadeiro. A conversão de tempo legal em tempo solar
verdadeiro é efectuado recorrendo à fórmula 50.
TSV = TL +
λ
ET
+ − 1 (50)
60 15
ET = 9,87 * sin(2B ) − 7,53 * cos(B ) − 1,5 * sin(B ) (51)
B=
360 * (N − 81)
(52)
364
Onde:
N – número de dias contados a partir do dia 1 de Janeiro;
λ - longitude do local ( λporto =-8,6º).
Ganhos internos devidos á ocupação
Considerando que neste espaço as pessoas que aqui trabalham tem uma
actividade moderada típica de escritórios e que pelos valores tabelados para actividades
típicas elas libertam 75W de carga sensível e 55W de carga latente. Admitindo que a
carga latente é constante em todo o período de ocupação e que a carga sensível para o
tempo solar verdadeiro libertada no espaço é calculada com base na fórmula 53 pode-se
desta forma determinar os ganhos do espaço devidos á ocupação deste mesmo espaço.
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Página 39
Qsens = Qsen * CLF (53)
TSV
Ganhos internos devidos à iluminação
Os ganhos internos devidos á iluminação são ponderados através do factor CLF
tal como a carga sensível nos ganhos internos. A iluminação apresenta este factor de
ponderação porque enquanto a iluminação se encontra ligada o espaço armazena energia
que é libertada quando a iluminação é desligada ou quando o espaço está saturado e não
consegue armazenar mais.
Os ganhos internos devidos á iluminação são calculados através da fórmula 54.
Qilu = Qilu * CLF (54)
TSV
Ganhos internos devidos ao equipamento
Estes ganhos podem ser de dois tipos tal como os ganhos por ocupação, no
entanto, para o estudo como se trata de um edifício de escritórios admite-se que apenas
libertam carga sensível pelo que também deve ser considerado um factor de ponderação
CLF.
Os ganhos internos devidos ao equipamento são calculados através da fórmula
55.
Qeq = Qeq * CLF (55)
TSV
Cálculo das temperaturas de equilíbrio das zonas não
climatizadas
O cálculo das temperaturas de equilíbrio das zonas não climatizadas é um
processo em tudo idêntico ao realizado no Inverno, no entanto, no Verão deve ser tido
em conta a variação do CLTD hora a hora.
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Página 40
Resultados
As cargas térmicas obtidas para as diferentes salas e para os diferentes pisos têm
uma configuração próxima da apresentada como exemplo no gráfico 5.
Carga Térmica Total para a sala 2 do piso 2
1400,00
Carga (W)
1200,00
1000,00
Junho
800,00
Julho
600,00
Agosto
400,00
Setembro
200,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 5 - Carga total da sala 2 do piso 2
Este gráfico apresenta alguns pontos de descontinuidade começando pelo lado
esquerdo pode-se ver que às 6 horas existe um ponto de descontinuidade e a carga passa
de uma tendência decrescente para uma tendência crescente, este facto deve-se ao
nascer do sol. O segundo ponto de descontinuidade verifica-se às 8 horas, e neste a
carga sofre um crescimento repentino que é devido à entrada das pessoas e ao acender
das luzes e equipamentos, no terceiro ponto às 16 verifica-se um decréscimo repentino
que é devido ao inverso do que aconteceu no ponto anterior.
O quarto ponto que se verifica e a partir do qual o valor da carga começa a
descer até atingir novamente o ponto das 6 horas deve-se ao facto do por do sol. O
desfasamento entre as cargas térmicas para os diferentes meses deve-se ao facto das
alterações climáticas exteriores existentes entre os mesmos.
Os gráficos de cada zona considerada para o cálculo das cargas térmicas de
Verão podem ser consultados recorrendo ao anexo 6.
Na tabela 23 são apresentados os valores das cargas térmicas máximas
verificadas em cada zona assim como o respectivo mês e a respectiva hora de ocorrência
da mesma.
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António Bernardo Rosas Ferreira
Página 41
Valores máximos da Carga Térmica do Piso 2
Zona Climatizada
Mês
Hora
Q
Sala 1
Junho
16
1488
Sala 2,3,4,5
Junho
16
1154
Sala 6
Junho
9
2683
Open Space
Junho
9
9685
WCM
Junho
22
243
WCH
Junho
16
297
Corredor
Junho
16
955
Valores máximos da Carga Térmica do Piso 5
Zona Climatizada
Mês
Hora
Q
Sala 1
Junho
16
1437
Sala 2,3,4,5
Junho
16
1125
Sala 6
Junho
9
2658
Open Space
Junho
9
9508
WCM
Junho
22
243
WCH
Junho
16
297
Corredor
Junho
16
955
Valores máximos da Carga Térmica do Piso 8
Zona Climatizada
Mês
Hora
Q
Sala 1
Junho
17
1514
Sala 2,3,4,5
Junho
17
1154
Sala 6
Junho
10
2485
Open Space
Junho
15
9721
WCM
Junho
22
255
WCH
Junho
16
310
Corredor
Agosto
17
1043
Tabela 23 – Valores máximos das Cargas Térmicas para os diferentes pisos considerados
O facto da carga máxima para sala ocorrer em tempos diferentes deve-se ao
facto da sua orientação.
Considerando a soma dos três pisos tem-se a variação de carga total ao longo do
dia típico de cada mês representada no gráfico 6.
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Fernando Baltasar dos Santos Pedrosa
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Página 42
Carga Total do Edifício
140000
Carga (W)
120000
100000
Junho
80000
Julho
60000
Agosto
40000
Setembro
20000
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
Hora
Gráfico 6 – Carga Térmica Total para os 7 pisos considerados
Para o edifício considerado tem-se que a Carga Térmica Total de Arrefecimento é igual
a 133 KW.
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Página 43
Necessidades de arrefecimento
Para a determinação das necessidades de arrefecimento utilizou-se o método BIN em
vez do método de Graus-Dia, devido à maior precisão do mesmo.
Método BIN
O método BIN tal como mencionado anteriormente é um método mais preciso
que o método Graus-Dia, uma vez que o clima é descrito de uma forma mais detalhada.
No método dos Graus-Dia interessa apenas quantificar temperaturas independentemente
da hora a que ocorre-se uma determinada temperatura, no método BIN a hora a que uma
determinada temperatura exterior se verifica é importante.
O método BIN é um método mais preciso que o método de Graus-Dia porque
permite ultrapassar algumas das hipóteses simplificativas que são feitas no método de
Graus-Dia, tais como:
ƒ
ƒ
Os ganhos internos são considerados uniformemente distribuídos durante o
período em que há aquecimento ambiente. No entanto a distribuição destes
ganhos não é uniforme e tem interesse considerar a variação dos mesmos ao
longo do dia;
As trocas de calor por condução são tratadas no método de Graus-Dia como
tratando-se de regime permanente e considerando a temperatura exterior
constante ao longo do dia. O método BIN permite considerar a variação de
temperatura ao longo do dia e desta forma atribuir um carácter dinâmico ao
processo.
O grau de precisão com que o método BIN pode ser aplicado pode ter vários niveís:
ƒ
ƒ
ƒ
O intervalo dos intervalos BIN (1ºC ou mais);
O nº de períodos do dia distintos:
ƒ 3 (8 horas cada);
ƒ 4 (6 horas cada);
ƒ 6 (4 horas cada);
ƒ No limite: 24 (1 hora cada);
O número de períodos distintos para cálculo das cargas:
ƒ Mínimo: 2 períodos: Ocupado – Não Ocupado;
ƒ Máximo: 1 período por intervalo de divisão do dia (de 3 a 24).
Por outro lado este método não tem apenas vantagens uma vez que para a
implementação do mesmo é necessário dispor de informação muito mais detalhada
sobre o clima do que para a implementação dos Graus-Dia. Uma outra desvantagem
deste método é o elevado esforço de cálculo inerente ao mesmo.
Uma vez compreendido o método convém referir que este tem como objectivo
determinar as necessidades de arrefecimento e de aquecimento a que vão estar sujeitos
os diferentes pisos do edifício em estudo e a variação linear das mesmas com a variação
da temperatura exterior. Para a determinação do valor destas potências foi considerado o
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mês critico das estações criticas do ano, ou seja, Janeiro para o Inverno e Junho para o
Verão.
Para a obtenção do valor final das necessidades de aquecimento e arrefecimento é
necessário determinar as várias cargas que contribuem para o aquecimento e
arrefecimento de cada piso, as cargas em questão são:
•
Carga de Condução através da envolvente
No cálculo das cargas de arrefecimento era utilizado o valor de CLTD ao longo
das horas do dia para determinação da carga de condução através da envolvente. No
método BIN o cálculo da carga de condução já não é efectuado utilizando
directamente o valor de CLTD. Neste método a carga de condução é calculada
separando a parte devida à diferença de temperaturas (Q1) e a parte devida à
incidência solar (Q2).
O valor da componente Q1 é calculado para as paredes através da fórmula 56 e
para os envidraçados através da fórmula 57.
Q1 = fc KA(T0 − Ti )
(56)
Q1 = KA(T0 − Ti )
(57)
Onde:
fc – factor de concentração das perdas;
K – Coeficiente de transferência de calor;
A – Área do elemento considerado;
T0 – Temperatura exterior;
Ti – Temperatura interior.
O valor de Q2 é obtido para as paredes recorrendo à fórmula 58 e para os
envidraçados recorrendo à fórmula 59.
Q2 = fc KAESTDFps
(58)
Q2 = KAESTDFps
(59)
Onde:
fc – factor de concentração das perdas;
K – coeficiente de transferência de calor;
A – Área do elemento considerado;
Fps – % de dias de céu limpo;
ESTD - representa a temperatura solar equivalente média e pode ser determinada
recorrendo à fórmula 63.
Sabendo que
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CLTDc = (T0 − Ti ) + ESTD
(60)
e que
CLTDc = (CLTD + LM ) * 1+ (25 − Ti ) + (T0 − 25,5)
(61)
tem-se
ESTDi = (CLTDi + LM ) − 0,5
(62)
e
⎡ 1 24
⎤
ESTD = ⎢ ∑ (CLTDi + LM − 0,5)⎥
⎢⎣ 24 i =1
⎥⎦
•
(63)
Carga de radiação
Esta carga é devida à radiação solar que atravessa os envidraçados e é calculada
recorrendo á fórmula 64.
Q3 = SHGF max × Ai × SCi ×CLF × Fps
(64)
Onde:
SHGF max - valor médio de SHGF para o período BIN em questão;
Ai – Área do elemento considerado;
SCi – Factor solar do envidraçado;
CLF - valor médio de CLF para o período BIN considerado;
Fps – % de dias de céu limpo.
•
Ganhos Internos
A carga devida à existência de diferentes ganhos internos é determinada
recorrendo para o caso da carga libertada pelos ocupantes á fórmula 10 e no caso da
carga libertada pela iluminação e pelos equipamentos à fórmula 11 considerando
para o efeito a pior das hipóteses que seria as pessoas manterem-se dentro do espaço
8 horas seguidas e a iluminação e os equipamentos as 8 horas seguidas ligados.
Q4 = QA ACLF
(65)
Q4 = Qo No CLF
(66)
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Onde:
QA – Carga libertada pela iluminação e pelos equipamentos por unidade de área;
A – Área da zona climatizada;
Qo – Carga libertada por cada ocupante;
No – Número de ocupantes no espaço;
CLF – Valor médio de CLF para o intervalo BIN considerado.
•
Ventilação
A carga devida à ventilação depende essencialmente do valor da temperatura
exterior e é determinada através da fórmula 67.
•
Q5 = mCp (T0 − Ti )
(67)
Uma outra componente que também contribui para a carga total do edifício é a carga
recebida ou perdida através dos espaços não climatizados. Para a determinação desta
carga recorre-se a equações de equilíbrio para os diferentes espaços não climatizados,
considerando condução devida à diferença de temperatura entre o exterior e o espaço
não climatizado e entre o espaço não climatizado e o espaço climatizado e considerando
condução devida à incidência solar na envolvente exterior em contacto com os espaços
não climatizados.
Após o cálculo da carga total a que está sujeito cada piso para cada intervalo BIN
diário é necessário agrupar os dados em apenas dois períodos diários, ocupado e não
ocupado, para isso soma-se o valor da carga dos diferentes intervalos BIN diários
correspondentes aos diferentes períodos.
Finalizada esta operação tem-se o valor da carga no período ocupado e no período
não ocupado em função da temperatura exterior, traçando o gráfico e aproximando a
série de pontos por uma recta obtém-se assim uma equação do tipo Ax+B que dá a
variação da carga com a variação da temperatura exterior para cada período considerado
e para cada estação como representado nos graficos 7 e 8.
Período não ocupado
Período Ocupado
80000,00
60000,00
y = 3117,9x - 51991
y = 1558,9x - 2378,6
2
R =1
50000,00
60000,00
Verão
30000,00
Inverno
20000,00
y = 1593,2x - 9908,8
R2 = 1
10000,00
Linear (Verão)
Linear (Inverno)
0,00
Carga (W)
Carga (W)
40000,00
-10000,00
2
R =1
40000,00
20000,00
Verão
0,00
-20000,00
0
10
10
20
30
40
30
40
Linear (Inverno)
y = 3186,5x - 66676
2
R =1
-40000,00
0
20
Inverno
Linear (Verão)
-60000,00
-20000,00
-80000,00
Temperatura Exterior (ºC)
Temperatura Exterior (ºC)
Gráfico 7 – Carga Térmica para o período ocupado do piso 2
Gráfico 8 – Carga Térmica para o período não ocupado do piso 2
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Com a equação da variação da carga em função da temperatura exterior para cada
período e para cada uma das estações consideradas pode-se determinar cada uma das
temperaturas de equilíbrio apresentadas na tabela 24.
Verão
Inverno
Temperaturas de equilibrio (ºC)
Piso 2
Piso 5
Piso 8
PO
PNO
PO
PNO
PO
PNO
6
21
4
21
8
21
2
17
-1
16
4
18
Tabela 24 – Temperaturas de equilíbrio para os três pisos em estudo e para os dois periodos considerados
Determinadas as temperaturas de equilíbrio, o seguinte passo é a determinação das
necessidades anuais de aquecimento e de arrefecimento de cada piso.
Para a determinação das necessidades anuais de arrefecimento basta multiplicar o
valor da carga de cada temperatura exterior superior à temperatura de equilíbrio para o
Verão pelo número de ocorrências dessa temperatura e no final somar tudo. Para a
determinação das necessidades anuais de aquecimento o processo é idêntico no entanto
utiliza-se a temperatura de equilíbrio para a estação de Inverno e em vez de se
utilizarem as temperaturas superiores à temperatura de equilíbrio utilizam-se as
temperaturas inferiores.
Os valores intermédios e finais para cada piso podem ser consultados recorrendo ao
anexo 7.
O valor das necessidades de arrefecimento obtido para o edifício todo é igual a
126,8 KWh/Ap.
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Verificação do RCCTE
O Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios
(RCCTE) apareceu como uma forma de combater a falta de conforto térmico dos
edifícios, diminuir os seus consumos energéticos e evitar algumas patologias de origem
térmica. (condensações).
Metodologia
O primeiro passo na verificação do RCCTE é o cumprimento dos requisitos
mínimos (artigo 7º, Decreto-Lei nº 40/90 de 6 de Fevereiro) tanto para o Inverno como
para o Verão.
Em caso de não obedecer a um destes requisitos resulta numa reprovação imediata do
edifício.
Se o edifício passar os requisitos mínimos deve-se depois verificar que as soluções
construtivas são iguais ou melhores ás apresentadas como de referência especificadas no
regulamento.
Deve-se ainda verificar que o valor das necessidades energéticas do edifício, no
Inverno (NIC) e no Verão (NVC), é inferior ao correspondente valor nominal NI ou NV
usando Folhas de Cálculo fornecidas do regulamento.
Apresentam-se de seguida os passos seguidos para a verificação automática:
1. Verificar se o piso cumpre o Artigo 7º do Decreto de Lei nº 40/90 de 6 de Fevereiro
⇒ caso verifique passa-se ao ponto seguinte (ponto 2)
⇒ caso não verifique, conclui-se de imediato que o regulamento não é satisfeito e
não verifica o RCCTE
2. Verificar se a área útil do piso é inferior a 300 m2 (Artigo 5º, parágrafo 5 do Decreto
de Lei n.º 40/90 de 6 de Fevereiro)
⇒ caso não seja, passa-se de imediato ao preenchimento das folhas de cálculo,
ponto 4
⇒ caso seja inferior passa-se ao ponto seguinte (ponto 3)
3. Verificar se o edifício satisfaz automaticamente o Regulamento (Artigo 5º, parágrafo
5 do Decreto de Lei nº 40/90 de 6 de Fevereiro)
⇒ caso não verifique passa-se ao ponto 4
⇒ caso verifique conclui-se que o regulamento é satisfeito e termina assim a
aplicação do RCCTE
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4. O preenchimento das folhas de cálculo que se encontram no anexo 8 (Folhas de
Cálculo do RCCTE).
As várias condições para a verificação das necessidades de aquecimento são as
seguintes:
⇒ Os coeficientes de transmissão térmica não podem exceder os valores máximos
de 1.6 W/m2K para a envolvente opaca exterior vertical e de 1,0 W/m2K para a
envolvente opaca exterior horizontal;
⇒ O factor de concentração das perdas das fachadas não excede 1,3;
⇒ A área das zonas não opacas não ultrapassa 15% da área útil do pavimento;
Para as necessidades de arrefecimento as condições são as seguintes:
⇒
⇒
⇒
⇒
As mesmas apontadas para as necessidades de aquecimento;
A cobertura é de cor clara;
A inércia térmica é média ou forte
Todas as zonas não opacas têm factor solar não superior a 15 %;
O edifício em estudo não passava a verificação automática porque nas necessidades
de aquecimento o factor de concentração de perdas das fachadas calculado (1,9) é
superior ao o valor regulamentado (1,3) e a área de envidraçado representa 34% da área
útil de pavimento (o máximo é 15%).
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Folhas de Cálculo do RCCTE
Todas as tabelas relativas às folhas de cálculo usadas estão no Anexo 8.
Caso Inverno:
Para a folha de Cálculo FCIV. 1:
⇒ Consultou-se o quadro III.2 do RCCTE, para obter o valor para graus dias
médio para I2.
Para a Folha de Cálculo FCIV. 1°
⇒ Os valores dos coeficientes de transmissão térmica e dos factores de
concentração das perdas nas fachadas dão os mesmos considerados
anteriormente, neste relatório.
Para a Folha de Cálculo FCIV. 1b
⇒ O valor 0,75 está associado ao efeito tampão.
⇒ Foram consideradas necessidades de aquecimento devido a envolvente
interior na ligação da zona útil as escadas e com os espaços livres 1 e 2.
Para a Folha de Cálculo FCIV. 1c
⇒ Os envidraçados são compostos por vidro duplo de 6mm, com um coeficiente de
transmissão térmica para os envidraçados de 3,4 W/m2.ºC (LNEC).
Para a Folha de Cálculo FCIV. 1d
ρC p
⇒ O valor 0, 34 corresponde a 3600
Para a Folha de Cálculo FCIV. 1e
⇒ Consultou-se o quadro III.2 do RCCTE, para obter o valor para energia solar
média incidente para I2.
⇒ Para o factor de utilização dos ganhos solares consultou-se a o quadro 8 no
anexo VI do RCCTE.
⇒ Nos ganhos solares considerou-se que os envidraçados são de vidro duplo,
incolor + incolor (5 mm + 5 mm).
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⇒ O factor de obstrução esta calculado em anexo 9.
⇒ O factor de utilização dos ganhos solares ( η ) foi calculado usando a formula:
η ≈ 1− e(−k / GLR )
GLR =
GanhosSolaresBrutos
NecessidadesBrutasdeAquecimento
e K = 1,3 (edifício com inércia forte)
Conclusões:
Na Folha de Cálculo FCIV 1 obteve-se o valor de 35,05 [kWh/m2.ano] para
necessidades nominais de aquecimento e na Folha de Cálculo FCIV2 obteve-se o valor
de 61,66 [kWh/m2.ano] de valor máximo imposto pelo artigo 5º do RCCTE.
Por comparação dos valores anteriores, conclui-se que o valor de Nic cálculado na
folha FCIV 1 é inferior ao valor Ni cálculado na folha FCIV 2 por esse motivo pode-se
dizer que o edificio verifica o regulamento para as condições de Inverno.
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Caso Verão:
Para a Folha de Cálculo FCV. 1:
⇒ Os valores dos coeficientes de transmissão térmica e dos factores de
concentração das perdas nas fachadas são os mesmos considerados
anteriormente, neste relatório.
⇒ Para o factor de utilização dos ganhos solares consultou-se o quadro VI.8 do
RCCTE.
⇒ Nos ganhos solares considerou-se que os envidraçados são de vidro duplo,
incolor + incolor (5 mm + 5 mm).
⇒ O factor de obstrução esta calculado em anexo.
⇒ Para o factor de inércia, consultou-se o quadro V.5 do RCCTE.
⇒ A duração média da insolação na estação de Arrefecimento foi retirada da
alínea 2,2 b ) do anexo II do RCCTE.
Para a Folha de Cálculo FCV. 2:
⇒ Considerou-se o edifício com uma inércia térmica forte e numa zona
climática I2 V1. Pelas tabelas inseridas nas folhas considerou-se:
Kfr = 1,20;
Khr = 0,85
Gref (kWh/ m^2. mês) = 25
∆ Tr (ºC) =4,5
∆ Th (ºC) =1,5
Conclusões:
Na FCV 1 obteve-se o valor de 11,6 [kWh/m2.ano] para necessidades nominais de
arrefecimento para o edifício e na FCV. 2, obteve-se o valor de 8,99 [kWh/m2.ano]
como o valor máximo das necessidades de arrefecimento imposto pelo artigo 5º do
RCCTE.
Como o valor das necessidades nominais de aquecimento cálculado na folha FCV1
é superior ao valor imposto pelo regulamento cálculado na folha FCV 2 conclui-se desta
forma que no Verão o edifício não satisfaz as condições mínimas para verificar o
RCCTE.
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Conclusões Finais:
Este edifício não preenche os requisitos mínimos para verificar o RCCTE, quer na
verificação automática onde se constatou que a área de envidraçado era superior ao
permitido, e que o factor de concentração de perdas das fachadas calculado era
demasiado elevado.
Também se verificou que as necessidades nominais de arrefecimento do edifício
eram demasiado excessivas.
Para que o edifício consiga cumprir o RCCTE, recomenda-se que se proceda a
algumas alterações no edifício, de preferência na fase de projecto.
Em baixo encontram-se algumas soluções propostas:
⇒ Diminuir as perdas térmicas pelas lajes e pelos pilares.
⇒ Diminuir a área de envidraçado, de preferência na fachada este ou na
fachada sul.
⇒ Aumentar a protecção solar na fachada este.
Verificação do novo RCCTE
O novo RCCTE não se aplica a este edificio dado que é um edificio de serviços
com sistema de climatização centralizado ( alinea 2 do artigo 2º).
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Determinação da potência do equipamento a utilizar
O sistema que se considerou para ser instalado neste edifício é um sistema ar-água
em que o caudal de ar insuflado é 100% ar novo e é igual ao caudal mínimo para que o
edifício funcione bem nas condições estabelecidas. O aquecimento e arrefecimento do
espaço são garantidos por um sistema de condutas de água de 4 tubos e
ventiloconvectores. A adopção deste sistema prende-se no facto de ser o mais usado em
Portugal e do edifício em questão não ter muitos ganhos de humidade o que reduz a
necessidade de controlo da mesma. As cargas que o sistema deve garantir são:
•
Carga Térmica de Aquecimento – 95,8 KW
•
Carga Térmica de Arrefecimento – 133 KW.
O sistema de ventilação está representado esquematicamente na figura 13 e circula
um caudal volúmico igual a 1,74 m3/s.
Fig.13 – Representação esquemática do sistema que trata o ar antes deste ser inserido dentro da sala
Conhecidas as propriedades de alguns pontos tais como:
Condições no interior da sala
TInverno = 20º C
φ = 50%
TVerão = 25º C
φ = 50%
Condições de projecto para o ar exterior
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TInverno = 1,3º C
TVerão = 28,4º C
W = 11 g
Kg a.s.
φ = 80%
Condições de insuflação
TInverno = 25º C
TVerão = 20º C
WInverno = Wsala + 2 g
WVerão = Wsala − 2 g
Kg a.s .
Kg a.s.
Representando estes pontos num diagrama psicrométrico como se pode observar no
anexo 10, tiram-se as propriedades apresentadas na tabela 25.
Ponto 1
Ponto 5
Ponto 4
h
(KJ/Kga.s.)
57,5
51
41
Verão
W
(g/Kga.s.)
11
10,2
8,2
v
(m3/Kga.s.)
0,87
0,858
0,841
h
(KJ/Kga.s.)
10
39
48,5
Inverno
W
(g/Kga.s.)
3,2
7,2
9,2
v
(m3/Kga.s.)
0,781
0,84
0,857
Tabela 25 – Propriedades dos pontos 1,5 e 4 retiradas do diagrama psicrométrico
Com estes dados pode-se calcular a carga removida ou inserida do ou no espaço
devido á insuflação deste caudal de ar.
Inverno
•
1,74
• (48,5 − 39) = 19,8KW
0,84
•
1,74
• (51− 41) = 20,3KW
0,858
Q = m5 (h4 − h5 ) =
Verão
Q = m 5 (h5 − h4 ) =
Dado que a caldeira para além da carga que deve inserir na sala também deve
alimentar o permutador de aquecimento que se encontra dentro da UTA calcula-se a
carga que este introduz no ar da seguinte forma:
admitindo T3 = 15º C temos h3 = 38,5 KJ
•
Q3−4 = m4 (h4 − h3 ) =
Kga.s.
1,74
• (48,5 − 38,5) = 20,3KW
0,857
admitindo que este permutador tem um rendimento de 90% tem-se que a carga que a
caldeira deve fornecer ao permutador é igual a 22,6 KW.
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Desta forma e admitindo que a caldeira a instalar tem um rendimento de 97%
conclui-se que a potência da caldeira a instalar é de 101,6KW.
O Chiller tal como a caldeira também alimenta um permutador situado no interior da
UTA no entanto este permutador é o permutador e arrefecimento e remove carga do ar
antes deste ser insuflado. A carga removida por este permutador é calculada da seguinte
forma:
3
admitindo que φ2 = 95% tem-se h2 = 33,5 KJ
e v 2 = 0,82 m
Kg a.s.
Kga.s.
•
Q1−2 = m2 (h1 − h2 ) =
1,74
• (57,5 − 33,5) = 50,9KW
0,82
Admitindo que este permutador tal como o anterior tem um rendimento de 90% a
carga que o Chiller lhe deve fornecer é igual a 56,6 KW.
Desta forma e admitindo que o Chiller a instalar tem um COP igual a 3 conclui-se
que a potência do Chiller a instalar é de 56,4 KW.
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Verificação do RSECE
O Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE),
aprovado no decreto-lei nº40/90, nasceu para certificar que os ocupantes dos edifícios
tenham conforto térmico e qualidade do ambiente interior, principalmente através
melhoria da qualidade térmica da envolvente, intervindo no projecto e na construção do
edifício.
Este regulamento veio complementar o RCCTE, e serve para ajudar a regulamentar
a instalação e a utilização de sistemas energéticos de climatização nos edifícios,
certificando-se que estes seguem uma utilização racional da energia.
Esta medida efectuada pelo Estado Português é tentativa para combater o
desperdício energético nos edifícios, e evitar o abuso de sistemas de climatização para
compensar um projecto deficiente.
A verificação do RSECE passa pelo preenchimento da “check-list”, com o auxílio
de folhas de cálculo (anexo 11) para o valor máximo das potências térmicas de
aquecimento e de arrefecimento.
Para o cálculo das cargas térmicas de Verão e de Inverno e para a aplicação do
regulamento foram utilizados os valores apresentados nos quadros do RSECE.
Nota:
O edifício está situado na zona do Porto, o que corresponde a uma zona zona de
Inverno I2 e zona de Verão V1.
Visto tratar-se de um edifício não licenciado os valores do coeficiente de
transmissão de calor seram corrigidos por um factor 0,8.
Os coeficientes de transferência de calor e os factores de concentração de perdas
usados na caracterização da envolvente foram os valores calculados
anteriormente.
Para todos os cálculos considerou-se que o edifício possuía uma inércia forte.
Para as perdas de potência devido ao ar exterior, considerou-se uma taxa de
renovação de 0,5 RPH para as infiltrações e um caudal de ar novo de 35
m3/h.ocupante para a ventilação mecânica.
Nas páginas seguintes encontram-se a “check-list” e a ficha energética.
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Check List - Edifício
ARTIGO 7.º
Número 1
Potência Total
Aquecimento
Potência Total
Arrefecimento
Número 2
Verificar por Z.I. e
globalmente
Número 3
Potência eléctrica
por efeito Joule
Número 4
Potência de reaquecimento
terminal em sistemas só
para arrefecimento
Número 5
Recurso a unidades individuais
de climatização em novos
edificios
Os espaços abrangidos
apresentam
cargas térmicas ou condições
interiores
especiais relativamente ao resto
do edificio
Número 6
Potência térmica de rejeição
Recuperação no Ar Novo
Eficiência na recuperação de
calor do ar de rejeição
Número 7
Sistemas "tudo-ar"
Caudal de ar insuflado (m3/h)
"Free-Cooling"?
Número 8
Registo do consumo de energia?
Número 9
Contagem de energia por zona
independente?
Número 10
Equipamentos de segurança
Projecto
Regulamentação
Verifica?
98,6
137,37
Sim
169
142,06
Não
Sim
Sim
Não
Não
< 25 kW
Sim
Não
< 5% Parref
Sim
Não
Sim
Não
Sim
Não
Não
Sim para > 80 kW
Não
> 50%
Não
6264
Não
Sim se
>10.000m3/h
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
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Não
ARTIGO 8.º
Número 5
Eficiência nominal dos
equipamentos de aquecimento
Tipo de combustível
(líquido ou sólido")?
Projecto
Regulamentação
Qual a eficiência nominal dos
equipamentos de arrefecimento?
Número 6
N.º de escalões de
fraccionamento de potência das
instalações de aquecimento?
N.º de escalões de
fraccionamento de potência das
instalações de arrefecimento?
Número 7
Verifica?
>2
1
2
2
2
Equipamentos com potência
eléctrica superior a 12,5 kW
com meios individuais de registo
do consumo de energia?
Não
Equipamentos com potência
térmica em combustíveis fósseis
superior a 120 kW
com meios individuais de registo
do consumo de energia?
Não
ARTIGO 9.º
Projecto
Regulamentação
Sistemas de climatização com
limitação da temperatura
máxima e mínima, de acordo
com o tipo de espaço?
Sim
Sim
Regulação da potência de
aquecimento e de arrefecimento?
Sim
Sim
Possibilidade de fecho ou redução
automática da climatização, por
espaço, em períodos de não
ocupação?
Sim
Sim
Projecto
Regulamentação
Não
Para > 250 kW
Não
Para > 500 kW
Verifica?
Número 1
ARTIGO 10.º
Número 1
Sistemas de gestão de
energia "Simples"?
Número 2
Sistemas de gestão de energia
com "optimização da
parametrização"
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Verifica?
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Ficha Energética
LOCALIZAÇÃO
IDENTIFICAÇÃO DA
OBRA
REQUERENTE
Rua/LugarConcelho-
Distrito-
Código Postal-
Pessoa
Entidade
Singular
Pública
Pessoa
Entidade
colectiva
Privada
X
Nome- Grupo II
MoradaConcelho- Porto
Distrito- Porto
Código Postal-
Bilhete de Identidade Edifíco completo
TIPO E ÁREA
CARACTERIZAÇÃO
DA ZONA
INDEPENDENTE
UTILIZAÇÃO
CONDIÇÕES
DE
DIMENSIONAM
ENTO
4150
Nº de contribuinteReferência [1]
Área útil
1
1953,00
Piso
Fracção
Residêncial/Comercial
Interiores (I/V)
Temperatura
[ºC]
20/25
Exteriores (I/V)
0/28
Humidade [g/Kgas]
7/10
3/10
Justificação [2]
SISTEMA DE
CLIMATIZAÇÃO
2
Área útil [m ]
Potência
1953
110211
Potência
Máxima
[W]
137763
1953
113646
142058
Nominal [W]
Aquecimento
VERIFICAÇÃO
(Anexo IV)
Arrefecimento
Folhas de cálculo anexas
X
Casos de excepção
(especificar) -
INSTALÇÃO
PROPOSTA
Potência instalada
[W]
[3,4]
2
Área útil [m ]
Aquecimento
Arrefecimento
1953
101600
1953
56400
Energia utilizada [5]
Electricidade
Lenha
Efeito de Joule
Gás propano
Bomba de calor
Chiller
Gás natural
X
Gás de cidade
Petróleo
Energia renovável
Gasóleo
Tipo de controlo
Outra
Eléctrico
Electrónico
Realizado por:
Fernando Baltasar dos Santos Pedrosa
António Bernardo Rosas Ferreira
Pneumático
X
Página 61
Sim
RESPONSABILIDA
DE TÉCNICA
REFERÊNCIAS
PESSOAIS
REFERÊNCIAS
PROFISSIONAI
S
X
Não
NomeMoradaBilhete de identidade-
Nº de contribuinte-
Licenciatura em EngenhariaBacharelato em Engenharia-
Conclusão
O Edifício não satisfaz as exigências mínimas do RSECE, porque a potência térmica
de arrefecimento projectada ultrapassa a potência máxima de arrefecimento permitida
pelo RSECE.
Logo este Edifício não verifica o RSECE.
Realizado por:
Fernando Baltasar dos Santos Pedrosa
António Bernardo Rosas Ferreira
Página 62
Bibliografia:
ASHRAE STANDARD, American Society of Heating Refrigeration and AirConditioning Engineers.
Maldonado, Eduardo, Calculo das Cargas Térmicas Arrefecimento em Edifícios.
Maldonado, Eduardo, Calculo das Cargas Térmicas Aquecimento em Edifícios.
Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), Coeficientes de Transmissão
Térmica da Envolvente dos Edifícios.
Alexandre, José Luís, Apontamentos de apoio a disciplina de Climatização – 5º ano,
Licenciatura de Engenharia Mecânica, Opção de Fluidos e Calor.
Realizado por:
Fernando Baltasar dos Santos Pedrosa
António Bernardo Rosas Ferreira
Página 63
Anexo 1
Plantas
Anexo 2, 3 e 4
Índice de Claridade e Radiação Global
Anexo 2, 3 e 4
-Página 1 -
Anexo 5
Cálculo da Inércia do edifício
Anexo 5
Cálculo da Inércia do Edifício
O cálculo da Inércia do edifício é efectuada considerando a fórmula 1, limitando para as
paredes exteriores o valor da massa específica em 150 Kg/m2, para as paredes interiores
em 300 Kg/m2 e para a e de soalho em 150 Kg/m2. Deve-se ter em consideração que
apesar de existir isolamento no soalho (linóleo) a resistência térmica do mesmo é muito
baixa e deve-se por isso contabilizar metade da laje de tecto para cada piso.
I=
Σ Ai Mi
i =1
Ap
(Kg/m2)(1)
Na tabela 1 estão representados os valores utilizados no cálculo da inércia para este piso
e o respectivo valor da inércia. Uma vez que o valor da inércia para este piso já diz que
ele é tem uma inércia pesada uma vez que é superior a 400 não é necessário calcular
para os restantes pisos.
Paredes exteriores
Paredes interiores
Tecto
Pavimento
Área
186
208
274
274
M
150
278,5
150
150
A*M
27900
57928
41100
41100
I
(A*M)/Ap
101,82
211,42
150,00
150,00
613,24
Tabela 1 – Valores utilizados no calculo da inércia do piso 5 e respectivo valor da inércia
-Página 1 -
Anexo 6
Gráficos da variação das cargas térmicas de arrefecimento
para os três pisos considerados
Anexo 6
Anexo 3
Cálculo das cargas térmicas de Verão
A carga latente é igual para todos os pisos uma vez que apenas varia com a ventilação e
com o número de ocupantes e tem uma configuração igual á apresentada na figura 1
apresentando um acréscimo bruto no intervalo de tempo em que se encontram pessoas
dentro das salas. Para o corredor e para as casas-de-banho o a figura 1 também
apresenta este acréscimo bruto apesar de não existirem ocupantes a iluminação é ligada
no mesmo intervalo de tempo.
Carga Latente da sala 1 do piso 2
120
100
Carga (W)
80
Junho
Julho
60
Agosto
Setembro
40
20
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
Hora
Fig.1 – Gráfico da variação da carga latente
Nos gráficos seguintes aparece representada a variação da carga total para cada sala e
para os três pisos considerados. As variações de carga súbitas nos gráficos devem-se aos
motivos já mencionados no relatório, nascer do sol, entrada das pessoas ao serviço,
saída das pessoas e por do sol.
-Página 1 -
Anexo 6
Piso 2
Carga Térmica Total para a sala 1 do piso 2
1600,00
1400,00
Carga (W)
1200,00
Junho
1000,00
Julho
800,00
Agosto
600,00
Setembro
400,00
200,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 1 – Variação da carga total da sala 1 do Piso 2
Carga Térmica Total para a sala 2 do piso 2
1400,00
Carga (W)
1200,00
1000,00
Junho
800,00
Julho
600,00
Agosto
400,00
Setembro
200,00
Hora
Gráfico 2 – Variação da carga total da sala 2 do Piso 2
-Página 2 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Anexo 6
Carga Térmica Total para a sala 6 do piso 2
3000,00
2500,00
Carga (W)
2000,00
Junho
Julho
1500,00
Agosto
Setembro
1000,00
500,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 3 – Variação da carga total da sala 6 do Piso 2
Carga Térmica Total para o Open Space do piso 2
12000,00
10000,00
Carga (W)
8000,00
Junho
Julho
6000,00
Agosto
Setembro
4000,00
2000,00
Hora
Gráfico 4 – Variação da carga total do open space do Piso 2
-Página 3 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Anexo 6
Carga Térmica Total para o corredor do piso 2
1200,00
Carga (W)
1000,00
Junho
800,00
Julho
600,00
Agosto
400,00
Setembro
200,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 5 – Variação da carga total do corredor do Piso 2
Carga Térmica Total para o WCM do piso 2
300,00
Carga (W)
250,00
Junho
200,00
Julho
150,00
Agosto
100,00
Setembro
50,00
Hora
Gráfico 6 – Variação da carga total da casa de banho das mulheres do Piso 2
-Página 4 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Anexo 6
Carga Térmica Total para o WCH do piso 2
350,00
Carga (W)
300,00
250,00
Junho
200,00
Julho
150,00
Agosto
100,00
Setembro
50,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 7 – Variação da carga total da casa de banho dos homens do Piso 2
Carga Térmica Total do piso 2
25000
Carga (W)
20000
Junho
15000
Julho
Agosto
10000
Setembro
5000
Hora
Gráfico 8 – Variação da carga total do Piso 2
-Página 5 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
Anexo 6
Piso 5
Carga Térmica Total para a sala 1 do piso 5
1600,00
1400,00
Carga (W)
1200,00
Junho
1000,00
Julho
800,00
Agosto
600,00
Setembro
400,00
200,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 9 – Variação da carga total da sala 1 do Piso 5
Carga Térmica Total para a sala 2 do piso 5
1200,00
Carga (W)
1000,00
Junho
800,00
Julho
600,00
Agosto
400,00
Setembro
200,00
Hora
Gráfico 10 – Variação da carga total da sala 2 do Piso 5
-Página 6 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Anexo 6
Carga Térmica Total para a sala 6 do piso 5
3000,00
2500,00
Carga (W)
2000,00
Junho
Julho
1500,00
Agosto
Setembro
1000,00
500,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 11 – Variação da carga total da sala 6 do Piso 5
Carga Térmica Total para o open space do piso 5
10000,00
9000,00
8000,00
Carga (W)
7000,00
Junho
6000,00
Julho
5000,00
Agosto
4000,00
Setembro
3000,00
2000,00
1000,00
Hora
Gráfico 12 – Variação da carga total do open space do Piso 5
-Página 7 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Anexo 6
Carga Térmica Total para o corredor do piso 5
1200,00
Carga (W)
1000,00
Junho
800,00
Julho
600,00
Agosto
400,00
Setembro
200,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 13 – Variação da carga total do corredor do Piso 5
Carga Térmica Total para o WCM do piso 5
300,00
Carga (W)
250,00
Junho
200,00
Julho
150,00
Agosto
100,00
Setembro
50,00
Hora
Gráfico 14 – Variação da carga total da casa de banho das mulheres do Piso 5
-Página 8 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Anexo 6
Carga Térmica Total para o WCH do piso 5
350,00
Carga (W)
300,00
250,00
Junho
200,00
Julho
150,00
Agosto
100,00
Setembro
50,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 15 – Variação da carga total da casa de banho dos homens do Piso 5
Carga Térmica Total do piso 5
20000
Carga (W)
15000
Junho
Julho
10000
Agosto
Setembro
5000
Hora
Gráfico 16 – Variação da carga total do Piso 5
-Página 9 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
Anexo 6
Piso 8
Carga Térmica Total para a sala 1 do piso 8
1600,00
1400,00
Carga (W)
1200,00
Junho
1000,00
Julho
800,00
Agosto
600,00
Setembro
400,00
200,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 17 – Variação da carga total da sala 1 do Piso 8
Carga Térmica Total para a sala 2 do piso 8
1400,00
Carga (W)
1200,00
1000,00
Junho
800,00
Julho
600,00
Agosto
400,00
Setembro
200,00
Hora
Gráfico 18 – Variação da carga total da sala 2 do Piso 8
-Página 10 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Anexo 6
Carga Térmica Total para a sala 6 do piso 8
3000,00
2500,00
Carga (W)
2000,00
Junho
Julho
1500,00
Agosto
Setembro
1000,00
500,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 19 – Variação da carga total da sala 6 do Piso 8
Carga Térmica Total para o open space do piso 8
12000,00
10000,00
Carga (W)
8000,00
Junho
Julho
6000,00
Agosto
Setembro
4000,00
2000,00
Hora
Gráfico 20 – Variação da carga total do open space do Piso 8
-Página 11 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Anexo 6
Carga Térmica Total para o corredor do piso 8
1200,00
Carga (W)
1000,00
Junho
800,00
Julho
600,00
Agosto
400,00
Setembro
200,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 22 – Variação da carga total do corredor do Piso 8
Carga Térmica Total para o WCM do piso 8
300,00
Carga (W)
250,00
Junho
200,00
Julho
150,00
Agosto
100,00
Setembro
50,00
Hora
Gráfico 23 – Variação da carga total da casa de banho das mulheres do Piso 8
-Página 12 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Anexo 6
Carga Térmica Total para o WCH do piso 8
350,00
Carga (W)
300,00
250,00
Junho
200,00
Julho
150,00
Agosto
100,00
Setembro
50,00
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0,00
Hora
Gráfico 24 – Variação da carga total da casa de banho dos homens do Piso 8
Carga Térmica Total do piso 8
25000
Carga (W)
20000
Junho
15000
Julho
Agosto
10000
Setembro
5000
Hora
Gráfico 25 – Variação da carga total Piso 8
-Página 13 -
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
1
0
Anexo 7
Valores intermédios calculados através do método BIN
Anexo 7
Neste anexo estão presentes os resultados intermédios e finais calculados para os
três pisos em estudo, utilizados para o cálculo das necessidades de arrefecimento e de
aquecimento calculadas através do método BIN.
Piso 2
Carga de condução através da envolvente:
Variação da Carga devida à condução
10000,00
y = 475,36x - 9507,2
R2 = 1
Carga (W)
5000,00
Verão
0,00
0
10
20
30
40
-5000,00
y = 475,36x - 11884
R2 = 1
-10000,00
Inverno
Linear (Verão)
Linear (Inverno)
-15000,00
Temperatura exterior (ºC)
Gráfico 1 – Variação da carga devida à condução
Carga devida à incidência solar mais a carga devida à radiação que atravessa os
envidraçados:
Carga Total Devida á incidência solar
BIN
00-04h
04-08h
08-12h
12-16h
16-20h
20-24h
Paredes
562
382
292
385
564
661
Envidraçados
28
4379
6940
6465
4522
1367
Tabela 1 – Carga para os diferentes períodos BIN devida a incidência solar para o período de Verão
Carga Total Devida á incidência solar
BIN
00-04h
04-08h
08-12h
12-16h
16-20h
20-24h
Paredes
222
61
-21
64
225
312
Envidraçados
-168
3196
6276
6791
5075
1445
Tabela 2 – Carga para os diferentes períodos BIN devida a incidência solar para o período de Inverno
- Página 1 -
Anexo 7
Carga devida aos ganhos internos:
Ganhos Internos
BIN
Verão
Inverno
00-04h
0
0
04-08h
0
0
08-12h
7167
7167
12-16h
8523
8523
16-20h
0
0
20-24h
0
0
Tabela 3 – Carga para os diferentes períodos BIN devida aos ganhos internos para o período de Verão e de Inverno
Carga devida à ventilação:
Carga devida à ventilação
6000
4000
Carga (W)
2000
y = 304,11x - 6082,3
R2 = 1
Verão
0
-2000 0
10
20
30
40
Inverno
Linear (Inverno)
-4000
Linear (Verão)
y = 304,11x - 7602,8
R2 = 1
-6000
-8000
-10000
Temperatura exterior (ºC)
Gráfico 2 – Variação da carga devida à ventilação
Carga Total:
Período Ocupado
60000,00
y = 1558,9x - 2378,6
R2 = 1
50000,00
Carga (W)
40000,00
Verão
30000,00
Inverno
20000,00
y = 1593,2x - 9908,8
2
R =1
10000,00
0,00
-10000,00
0
10
20
30
40
-20000,00
Temperatura Exterior (ºC)
Gráfico 3 – Variação da carga total no período ocupado
- Página 2 -
Linear (Verão)
Linear (Inverno)
Anexo 7
Período não ocupado
80000,00
y = 3117,9x - 51991
2
R =1
60000,00
Carga (W)
40000,00
20000,00
Verão
Inverno
0,00
0
10
20
30
40
-20000,00
-40000,00
Linear (Verão)
Linear (Inverno)
y = 3186,5x - 66676
2
R =1
-60000,00
-80000,00
Temperatura Exterior (ºC)
Gráfico 4 – Variação da carga total no período não ocupado
Piso 5
Carga de condução através da envolvente:
Carga (W)
Variação da carga devida à condução
8000,00
6000,00
y = 376,54x - 7530,8
4000,00
R2 = 1
2000,00
0,00
10
20
30
40
-2000,00 0
-4000,00
-6000,00
y = 376,54x - 9413,5
-8000,00
R2 = 1
-10000,00
-12000,00
Temperatura exterior (ºC)
Gráfico 5 – Variação da carga devida à condução
- Página 3 -
Verão
Inverno
Linear (Inverno)
Linear (Verão)
Anexo 7
Carga devida à incidência solar mais a carga devida à radiação que atravessa os
envidraçados:
Carga Total Devida á incidência
solar
BIN
00-04h
04-08h
08-12h
12-16h
16-20h
20-24h
Paredes
239
172
144
181
244
282
Envidraçados
28
4379
6940
6465
4522
1367
Tabela 4 – Carga para os diferentes períodos BIN devida a incidência solar para o período de Verão
Carga Total Devida á incidência
solar
BIN
00-04h
04-08h
08-12h
12-16h
16-20h
20-24h
Paredes
119
58
33
67
125
159
Envidraçados
-168
3196
6276
6791
5075
1445
Tabela 5 – Carga para os diferentes períodos BIN devida a incidência solar para o período de Inverno
Carga devida aos ganhos internos:
Ganhos Internos
BIN
Verão
Inverno
00-04h
0
0
04-08h
0
0
08-12h
7167
7167
12-16h
8523
8523
16-20h
0
0
20-24h
0
0
Tabela 6 – Carga para os diferentes períodos BIN devida aos ganhos internos para o período de Verão e de Inverno
Carga devida à ventilação:
Carga devida à ventilação
6000
4000
Carga (W)
2000
y = 304,11x - 6082,3
R2 = 1
Verão
0
-2000 0
-4000
-6000
10
20
30
40
Inverno
Linear (Inverno)
y = 304,11x - 7602,8
R2 = 1
-8000
-10000
Temperatura exterior (ºC)
- Página 4 -
Linear (Verão)
Anexo 7
Gráfico 6 – Variação da carga devida à ventilação
Carga Total:
Período Ocupado
y = 1361,3x + 1630,7
2
R =1
60000,00
50000,00
Carga (W)
40000,00
Verão
30000,00
Inverno
Linear (Verão)
20000,00
y = 1395,6x - 5319,1
2
R =1
10000,00
Linear (Inverno)
0,00
0
10
20
30
40
-10000,00
Temperatura Exterior (ºC)
Gráfico 7 – Variação da carga total no período ocupado
Período não ocupado
80000,00
y = 2722,6x - 44444
2
R =1
60000,00
Carga (W)
40000,00
20000,00
0,00
0
10
20
30
40
-20000,00
-40000,00
-60000,00
y = 2791,2x - 58025
2
R =1
-80000,00
Temperatura Exterior (ºC)
Gráfico 8 – Variação da carga total no período não ocupado
- Página 5 -
Verão
Inverno
Linear (Verão)
Linear (Inverno)
Anexo 7
Piso 8
Carga de condução através da envolvente:
Variação da Carga devida à condução
15000,00
10000,00
y = 588,48x - 11770
R2 = 1
Carga (W)
5000,00
Verão
0,00
Inverno
-5000,00 0
10
20
30
40
Linear (Inverno)
Linear (Verão)
-10000,00
y = 569,89x - 14247
R2 = 1
-15000,00
-20000,00
Temperatura exterior (ºC)
Gráfico 9 – Variação da carga devida à condução
Carga devida à incidência solar mais a carga devida à radiação que atravessa os
envidraçados:
Carga Total Devida á incidência solar
BIN
00-04h
04-08h
08-12h
12-16h
16-20h
20-24h
Paredes
534
444
375
386
477
559
Envidraçados
28
4379
6940
6465
4522
1367
Tabela 7 – Carga para os diferentes períodos BIN devida a incidência solar para o período de Verão
Carga Total Devida á incidência solar
BIN
00-04h
04-08h
08-12h
12-16h
16-20h
20-24h
Paredes
-189
-278
-354
-351
-259
-171
Envidraçados
-168
3196
6276
6791
5075
1445
Tabela 8 – Carga para os diferentes períodos BIN devida a incidência solar para o período de Inverno
- Página 6 -
Anexo 7
Carga devida aos ganhos internos:
Ganhos Internos
BIN
Verão
Inverno
00-04h
0
0
04-08h
0
0
08-12h
7167
7167
12-16h
8523
8523
16-20h
0
0
20-24h
0
0
Tabela 9 – Carga para os diferentes períodos BIN devida aos ganhos internos para o período de Verão e de Inverno
Carga devida à ventilação:
Carga devida à ventilação
6000
4000
Carga (W)
2000
y = 304,11x - 6082,3
R2 = 1
Verão
0
-2000 0
10
20
30
40
Inverno
Linear (Inverno)
-4000
Linear (Verão)
y = 304,11x - 7602,8
R2 = 1
-6000
-8000
-10000
Temperatura exterior (ºC)
Gráfico 10 – Variação da carga devida à ventilação
Carga Total:
Período Ocupado
70000,00
60000,00
Carga (W)
50000,00
y = 1785,2x - 7651,2
2
R =1
40000,00
Verão
30000,00
Inverno
Linear (Verão)
20000,00
y = 1782,3x - 14550
2
R =1
10000,00
0,00
-10000,00 0
10
20
30
40
-20000,00
Temperatura Exterior (ºC)
Gráfico 11 – Variação da carga total no período ocupado
- Página 7 -
Linear (Inverno)
Anexo 7
Período não ocupado
80000,00
y = 3570,4x - 62757
60000,00
2
R =1
40000,00
Carga (W)
20000,00
Verão
Inverno
0,00
-20000,00
0
10
20
30
40
Linear (Inverno)
-40000,00
-60000,00
Linear (Verão)
y = 3564,6x - 76284
2
R =1
-80000,00
-100000,00
Temperatura Exterior (ºC)
Gráfico 12 – Variação da carga total no período não ocupado
Concluídos estes cálculos chega-se aos valores das temperaturas de equilíbrio
apresentadas na tabela 10.
Verão
Inverno
Temperaturas de equilibrio (ºC)
Piso 2
Piso 5
Piso 8
PO
PNO
PO
PNO
PO
PNO
6
21
4
21
8
21
2
17
-1
16
4
18
Tabela 10 – Temperaturas de equilíbrio para os três pisos em estudo e para os dois periodos considerados
Com base nestas temperaturas de equilíbrio e multiplicando a carga total para
cada valor da temperatura exterior inferior ou superior à temperatura de equilíbrio pelo
número de ocorrências de cada temperatura chegou-se aos valores das necessidades
térmicas representados na tabela 11.
Verão
Inverno
Necessidades de Arrefecimento e Aquecimento Anuais (MW)
Piso 2
Piso 5
Piso 8
PO
PNO
PO
PNO
PO
PNO
33,26
4,42
35,9
4,03
30,45
4,36
0,01
51,18
0
41,93
0,22
68,53
Tabela 11 – Necessidades de Arrefecimento e de aquecimento Anuais para os três pisos considerados
- Página 8 -
Anexo 8
Folhas de Cálculo do RCCTE
Anexo 8
Folha de Calculo FCIV.1
Calculo das Necassidades Nominais de Aquecimento do
Edificio
Necessidades Nominais
Especificas de Aquecimento
(WºC)
Envolvente Opaca Exterior
(da FCIV1.1a)
Envolvente Interior (da
FCIV1.1b)
Envidraçados (da FCIV1.1c)
954,30775
405,978573
2280,8016
Renovação de ar (da
FCIV1.1d)
2058,462
TOTAL
5699,549923
5699,54992
X
800
Graus-Dias de Aquecimento
na Base 15ºC para a zona
Climatica respectiva (Quadro
III.2 Anexo III)
X
0,024
.=
Necessidades Brutas de
Aquecimento (Para o Calculo
do Factor de Utilização dos
Ganhos Solares - FCIV.1e)
109431,36
Ganhos Solares Uteis (da
FCIV.1e)
40974,04
( KWh/ano )
.-
( KWh/ano )
.=
68457,32
( KWh/ano )
35,05
( KWh/m^2 ano )
NA - Necessidades Nominais
de Energia util por Estação de
Aquecimento
NIC = NA/Ap
-Página 1 -
Anexo 8
Folha de Calculo FCIV.1a
Calculo das Necassidades Nominais Especificas de Aquecimento devido à Envolvente Opaca
Exterior
1 ) Perdas pelas paredes:
A (m^2)
105,35
153,65
153,65
182
Paredes
K (W/m^2 ºC)
0,65
0,65
0,65
0,65
fc
1,90
1,90
1,90
1,30
KA (W/ºC)
130,10725
189,75775
189,75775
153,79
663,41275
TOTAL
663,41275
2 ) Perdas pelas coberturas:
A (m^2)
279
Coberturas
K (W/m^2 ºC)
0,665
fc
1
KA (W/ºC)
185,535
185,535
TOTAL
185,535
3 ) Perdas pelos pavimentos:
Pavimentos
A (m^2)
120
K (W/m^2 ºC)
0,878
fc
1
KA (W/ºC)
105,36
TOTAL
Total da envolvente opaca exterior (Para a FCIV.1)
-Página 2 -
105,36
105,36
954,30775
Anexo 8
Folha de Calculo FCIV.1b
Calculo das Necassidades Nominais Especificas de Aquecimento devido à Envolvente Interior
A (m^2)
K (W/m^2 ºC)
fc
KA (W/ºC)
KA edif. (W/ºC)
186,62
227,85
0,644
0,644
1,30
1,30
120,18328
296,205
156,238264
385,0665
416,38828
541,304764
Envidraçacos
Paredes
Norte
Oeste
Coberturas
Pavimentos
TOTAL
X
0,75
Total da envolvente interior (Para a FCIV.1)
-Página 3 -
405,978573
(W/ºC)
Anexo 8
Folha de Calculo FCIV.1c
Calculo das Necassidades Nominais Especificas de Aquecimento Devidas aos Envidraçados
Norte
Sul
Este
Oeste
Tipo de Envidraçado
A (m^2)
K (W/m^2 ºC)
vidro duplo 6mm
167,244
3,4
vidro duplo 6mm
251,64
3,4
vidro duplo 6mm
251,944
3,4
vidro duplo 6mm
0
3,4
TOTAL de Perdas pelos envidraçados (Para FCIV.1)
-Página 4 -
KA (W/ºC)
568,6296
855,5624
856,6096
0
2280,8016
(W/ºC)
Anexo 8
Folha de Calculo FCIV.1d
Calculo das Necassidades de Aquecimento Devidas ao ar exterior
Area util de pavimneto (m^2)
1953
Pé direito medio (m)
X
3,1
Taxa de Renovação Nominal
X
1
X
0,34
.=
Taxa das Perdas para a renovação do ar (Para
FCIV.1)
-Página 5 -
2058,462
(W/ºC)
Anexo 8
Folha de Calculo FCIV.1e
Calculo dos Ganhos Solares Uteis
Orientação
Tipo de
Envidraçado
A (m^2)
Sv
Φ
vidro duplo 6mm
251,636
0,75
0,45
SE
S
SW
f
0.7
0.7
1.0
1.0
Ae (m^2)
84,92715
0.7
0.85
0.85
0.85
0.85
Horizontal
Area equivalente total de vidro a Sul (m^2)
84,92715
X
Energia solar media incidente ( kWh/m^2 ano )
(Quadro III.2 do Anexo III)
500
.=
Ganhos Brutos ( kWh/ano)
42463,575
X
Factor de Utilização dos Ganhos Solares
(ver fig. IV.2 ou expressão IV.1)
0,964922081
.=
Ganhos solares úteis ( kWh/ano)
(Para FCIV.1)
-Página 6 -
40974,04117
Anexo 8
Folha de Cálculo FCV.1
Cálculo das Necessidades Nominais de Arrefecimento Resultantes da Transmissão de Calor Através da Envolvente
Orientação
N
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,45
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
S
Factor
Solar
(Anexo
VI)
0,47
0
0
0
0,47
0
0
0
0,75
0
0
0
0
0
0
0
Área
(FCIV.1a)
(m^2)
0,7
0,7
fe
(Quadro
VI.5)
0
0
K
(FCIV.1a)
(W/m^2K)
105,4
153,7
153,7
1,90
1,90
1,90
0,64
0,64
0,64
-0,50
3,00
5,50
182,0
279
120
1,30
1
1,00
0,64
0,665
0,88
4,50
11,5
-0,50
TOTAL
Área
(m^2)
23,892
NE
E
251,94
SE
Envidraçados
S
251,64
SW
W
0
NW
Horiz.
Paredes
Coberturas
Norte
Sul
Este
Oeste
Cobertura
Pavimento
Φ
Ganhos Solares Medios
( Quadro V.4) (kWh/m^2)
Ganho
Incidente
(kWh)
26
26
37
37
67
67
75
75
67
67
83
83
77
77
43
43
204,372168
0
0
0
5553,601592
0
0
0
5690,11905
0
0
0
0
0
0
0
0
0
∆ Te (quadros V.1a V.3)
(kWhºC/W)
-64,45
564,02
1034,03
685,67
2133,6525
-52,68
15748,33
x
Factor de Inercia (Quadro V.5)
0,9
x
Duração Média da Insolação na estação de
Arrefecimento (M-Anexo III)
-Página 7 -
1,6
Anexo 8
:=
Necessidades globais kWh/ano
Necessidades nominais Nvc = (Nec. Globais / Ap) =
22677,59688
22677,59688
1953
-Página 8 -
Anexo 9
Factor de Obstrução
Anexo 9
Sombreamento
Direcção:
Cut off
angle:
Sul
36º
Sol
Nascer do sol
Janeiro
7:00
Fevereiro
6:30
Março
6:00
Abril
5:30
Maio
5:00
Junho
5:10
Julho
5:00
Agosto
5:30
Setembro
6:00
Outubro
6:30
Novembro
7:00
Dezembro
7:30
Por do sol
17:00
17:30
18:00
18:30
19:10
19:20
19:10
18:30
18:00
17:30
17:00
16:30
horas ao
sol
10:00
11:00
12:00
13:00
14:10
14:10
14:10
13:00
12:00
11:00
10:00
9:00
Nascer do
sol
7:00
10:30
9:30
8:30
8:00
7:45
8:00
8:30
9:30
10:30
7:00
7:30
Sombra
Por do
sol
17:00
13:45
14:45
15:45
16:00
16:30
16:00
15:45
14:45
13:45
17:00
16:30
horas ao
sol
10:00
3:15
5:15
7:15
8:00
8:45
8:00
7:15
5:15
3:15
10:00
9:00
- Página 1 -
Total
100,00%
70,45%
56,25%
44,23%
43,53%
38,24%
43,53%
44,23%
56,25%
70,45%
100,00%
100,00%
Factor de obstução para o Verão
45,56%
Anexo 10
Diagramas Psicrométricos
Anexo 11
Folhas de Cálculo do RSECE
Anexo 11
Folha de Cálculo FCI
Potência Nominal de
Aquecimento
Envolvente Exterior
(Folha FCIa)
Q1[W]
83879,724
Envolvente Interior
(Folha FCIb)
Q2[W]
3903,685695
Q1+Q2 [W]
87783,4097
Total
Edifício a
(Artº6,nº2)
licenciar
Edifício já Licenciado
0,8
1
0,8
70226,72776
Ar Exterior
(Folha FCIc)
Q3 [W]
39984
Total
Q1+Q2+Q3 [W]
110210,7278
0,001
Potência Nominal de
Aquecimento
[KW]
Art.º7, nº1
Potência Máxima de
Aquecimento
[KW]
-Página 1 -
110,2107278
1,25/1,20
137,8
Anexo 11
Folha de Cálculo FCIa
1
2
N
Área
m2
302,4
K
W/m2ºC
0,644
446,4
201,6
fc
1,90
KtA
W/ºC
370,0166
0,644
1,90
546,215
0,644
1,30
168,7795
NE
PAREDES
SE
S
SW
W
NW
Total
N
167,244
1628,29
3,4
1
568,6296
3,4
1
0
3,4
1
856,6096
3,4
1
0
3,4
1
855,5624
3,4
1
0
3,4
1
0
NW
3,4
1
0
H
3,4
1
0
NE
E
251,944
SE
VIDROS
S
251,636
SW
W
0
Total
COB.
PAV.
279
120
PERIM.
m
0,665
0,828
1,00
1,00
Kl
W/mºC
SOLO
2280,802
2280,802
185,535
99,36
185,535
99,36
KlP
W/ºC
1
0
Total
DIFERENÇA DE TEMPERATURA (TiTe)
1628,29
4193,986
20
POTÊNCIA DE PERDAS PELA ENVOLVENTE EXTERIOR [W]
-Página 2 -
83879,72
Anexo 11
Folha de Cálculo FCIb
Potência de perdas pela envolvente interior
Área
m2
Envidraçados
Paredes
Norte
Oeste
K
W/m2ºC
fc
KtA
W/ºC
0
0
0
0
186,62
227,85
0,644
0,644
1,30
1,30
156,2383
190,756
Tecto
Pavimentos
Total
346,9943
0,75
DIFERENÇA DE TEMPERATURA
(Ti-Te)
POTÊNCIA DE PERDAS PELA ENVOLVENTE INTERIOR
-Página 3 -
[ºC]
[w]
15
3903,686
Anexo 11
Folha de cálculo FCIc
Potência de perdas devida ao ar exterior
Infiltrações
Ar novo
Área Pavimento
Nº Pessoas
2
[m ]
112
1953
Ar novo por pessoa
35
Pé
Direito
[m]
3,1
Taxa de
Renovação
Caudal de Infiltrações
Caudal ar novo
3920
0,5
3027,15
Caudal de ar exterior
[m3/h]
3920
3920
0,34
Diferença de temperatura
(Ti-Te)
[ºC]
20
[W]
26656
Calor sensível
26656
Caudal de ar exterior
[m3/h]
3920
3920
0,85
Diferença de humidade
(xi-xe)
[g/Kg]
I1
I2
I3
Açores
Madeira
3
4
5
1
0
4
Calor latente
[W]
13328
13328
Perda Total por caudal de ar exterior
[W]
-Página 4 -
39984
Anexo 11
Folha de cálculo FCV
Potência nominal de arrefecimento
Pm
Pt
FT
Envolvente exterior
(Folha FCVa)
[W]
1219
+
4099
+
12927
+
Envolvente interior
(Folha FCVb)
[W]
586
+
586
+
586
+
Envidraçados
(Folha FCVc)
[W]
78487
=
80292
*
0,8
=
64234
+
57302
=
61987
*
0,8
=
49590
+
20622
=
34134
*
0,8
=
27308
+
Ar exterior
(folha FCVd)
[W]
3998
+
3998
+
3998
+
Pessoas
(folha FCVe)
[W]
16800
+
16800
+
16800
+
Iluminação
(folha FCVf)
[W]
28614
+
28963
+
29661
+
Equipamento
(folha FCVg)
[W]
0
+
0
+
0
+
Desumidificação
(folha FCVh)
[W]
Total
Total
total
Potência nominal
de arrefecimento
[kW]
Potência máxima
de arrefecimento
[kW]
0
=
113646
*
0,001
=
0
=
99351
*
0,001
=
0
=
77767
*
0,001
=
113,6
*
1,25
=
99,4
*
1,25
=
77,8
*
1,25
=
142,06
124,19
97,21
- Página 5 -
Anexo 11
Folha de cálculo FCV1b
Potência de perdas pela envolvente interior
Área
m2
*
*
*
Envidraçados
Paredes
Tecto
Pavimentos
K
W/m2ºc
Norte
Oeste
186,62
227,85
fc
*
*
*
0,64
0,64
*
*
*
*
*
*
*
Diferença de temperatura 1)
Potência de perdas pela
envolvente interior
1) Ver Quadros 1 e
3
- Página 6 -
Kt A
W/ºc
=
=
=
1,30
1,30
*
*
*
*
*
*
*
156,2
190,8
=
=
=
=
=
=
=
(Te-Ta) [ºc]
[W]
347
*
0,75
*
2,25
=
586
Anexo 11
Folha de calculo FCVc
Potência de ganhos por radiação pelos envidraçados
Área
S
G
Factor Solar
W/m2
FIGV
Pot. [W]
Φ
N
NE
E
0,7
*
*
*
*
*
*
0,47
*
*
*
0,45
*
*
*
120
*
*
*
*
*
*
0,72
0,7
0,6
*
*
*
681
*
*
*
0,75
*
*
*
*
*
*
*
*
*
0,89
0,75
0,2
PT
FT
4877
4741
3861
= 50239 42336 13547
=
=
=
=
=
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
=
=
=
0,00 *
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
=
=
=
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
=
=
=
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
=
=
=
0,8
0,35
Potência de ganhos por radiação pelos envidraçados
[W]
- Página 7 -
PM
=
=
=
*
*
*
344
=
=
=
S
251,6
*
*
*
*
*
*
SW
*
*
*
0,75
FT
W
251,94 *
*
*
*
*
*
PT
NW
*
*
*
0,45
PM
H
Vidros
167,2 *
*
*
SE
m2
0,1
= 23372 10225 3214
=
=
78487 57302 20622
Anexo 11
FOLHA FCVd
Potência de perdas devido ao ar exterior
Infiltração
Ar novo
Área Pavim.
[m2]
Pé direito
[m]
nª
pessoas
1953
*
112
*
3,1
Ar novo
por
pessoa
*
Taxa de
renovação
Caudal de
infiltração
0,5
=
3027,15
Caudal ar
novo
35
=
3920
B
A
caudal de ar exterior (o maior valor entre A e B)
[m^3/h]
3920
=
Diferença de temperatura
(Te-Ti) [ºC]
3920
*
0,34
*
3
=
Calor sensivel
=
3998
[W]
Cadal de ar exterior
[m3/h]
V1
Diferênça de humidade
3998
+
3027,15
*
0,85
*
0
V2
(xe-xi) g/kg]
V3
Açores
Madeira
=
Calor latente
+
=
0
[W]
0
=
Perda total por caudal de ar exterior
3998
[W]
- Página 8 -
Anexo 11
Folha de cálculo FCVe
Potência de ganhos por ocupação
NP
112
QS
[W]
*
75
POT
[W]
=
8400
*
=
0
*
=
0
Total sensível
NP
112
8400
QL
[W]
*
75
POT
[W]
=
8400
*
=
0
*
=
0
Total Latente
Total de ganhos por ocupação
8400
[W]
16800
- Página 9 -
Anexo 11
Folha de cálculo FCVf
Potência de ganhos por iluminação
Qamb
[W/m2]
Aamb
[m2]
1729,00
*
15
*
PM
FIGI
PT
FT
0,82
0,83
0,85
*
*
=
*
*
=
Total ambiente
Atrab
[m2]
224
=
*
Qtrab
[W/m2]
40
=
*
=
*
=
0,82
0,83
0,85
PM
POT. [W]
PT
FT
21267
21526
22045
21267
21526
22045
PM
7347
POT. [W]
PT
7437
FT
7616
28614
28963
29661
Total trabalho
Total de ganhos por iluminação
[W]
- Página 10 -