Eficiência energética de
edificações
.
Vanessa Gomes, Arq. Dr.
DAC/FEC/UNICAMP, LEEDTM AP, USGBC Member
Forum Permanente de Energia UNICAMP, 04set07
@vanessa gomes, 2007
Consumo de energia elétrica em edificações
Uso responsável de energia
• Gestão do uso de energia
– equilibra demanda justificável x fornecimento
apropriado.
• Quatro passos
–
–
–
–
Conscientização
Conservação de energia
Eficiência energética
Uso primário de recursos energéticos renováveis
Prof. Fernando Ruttkay Pereira, LabCon - UFSC
Prof. Fernando Ruttkay Pereira, LabCon - UFSC
Eng. Enedir Ghisi, PhD, Labeee - UFSC
Iluminação Artificial
É só adicionar tecnologia?
Estratégias Bioclimáticas
Estratégias Bioclimáticas
Estratégias Bioclimáticas
http://eetd.lbl.gov/CoolRoofs
Eng. Enedir Ghisi, PhD, Labeee - UFSC
Área de janela x consumo energia
Custo de melhoria de eficiência
Lei do retorno decrescente
STOP!
Limite de efetividade
de custos
Retorno decrescente
gasta-se mais que será
recuperado ao longo do
horizonte de investimento
Acúmulo de economias de energia
The Natural Capitalism (Hawken et al. 1999)
Custo marginal de melhorias
Projeto integrado
0
Tunneling through
the cost barrier...
Limite de efetividade de custos
Retorno
decrescente
Economias acumuladas
The Natural Capitalism (Hawken et al. 1999)
Lovins’
Discontinuity
Effect
Projeto integrado
Limite de efetividade de custos
Eficiência energética de edificações
projeto tradicional
proj. estrutura
proprietário
arquiteto
proj. interiores
proj. sistemas prediais
construtor
eng. mecânico /
eletricista
landscape architect
usuários
operador
Eficiência energética de edificações
projeto integrado de uso de energia
consultor energia
agente comissionamento
usuários
gerente de projeto
proprietário
Equipe de
projeto
operador
eng. mecânico
construtor
landscape architect
arquiteto
eng. eletricista
proj. interiores
Projeto integrado de uso de energia
Seis ações-chave
1.
Comprometimento do empreendedor/proprietário com o processo
integrado de projeto
–
–
–
provisão de tempo e recursos
designação de um coordenador/facilitador de projeto
Incorporação do processo integrado aos documentos de projeto:
especificar diretrizes e padrões a serem seguidos pela equipe de
projeto
Incentivos e penalidades $$$ com base no desempenho obtido
(até 0,3% do custo total do projeto)
71 a 92% 100 + 8% 108 a 115%
–
$0
incentivos
penalidades
71%
Caso Prefeitura Oakland
92%
100%
108%
115%
Projeto integrado de uso de energia
Seis ações-chave
1.
2.
Comprometimento do empreendedor/proprietário com o processo
integrado de projeto
Identificação de estratégias para reduzir custos ciclo de vida
enquanto se melhora o conforto
Eficiência energética de edificações
Ocupação
Construção
Documentos
cosntrução
Desenvolvimento
projeto
Estudo
Preliminar
Economias de
energia
potencialmente
cost-efective
Programa
projeto integrado de uso de energia
Nível de esforço
de projeto (e $$)
Oportunidades de economia de energia x seqüência de projeto
Projeto integrado de uso de energia
Seis ações-chave
1.
2.
–
Comprometimento do empreendedor/proprietário com o processo
integrado de projeto
Identificação de estratégias para reduzir custos ciclo de vida
enquanto melhora conforto
Melhorar a eficiência de componentes dos sistemas
individualmente (lâmpadas, reatores, chillers, fans, bombas e
motores)
Projeto integrado de uso de energia
Seis ações-chave
1.
2.
–
–
–
Comprometimento do empreendedor/proprietário com o processo
integrado de projeto
Identificação de estratégias para reduzir custos ciclo de vida
enquanto melhora conforto
Melhorar a eficiência de componentes dos sistemas
individualmente (lâmpadas, reatores, chillers, fans, bombas e
motores)
Reduzir perdas de energia – sensores, consumo de equipamentos
em standby
Recuperar energia perdida – edifícios rejeitam energia térmica via
sistemas de exaustão e condensadores de ar-condicionado.
•
•
trocador de calor na saída de exaustão recupera energia de
refrigeração para pré-resfriar o ar captado
trocador de calor recupera calor residual de ar-condicionado para
aquecer água
Projeto integrado de uso de energia
Seis ações-chave
1.
2.
–
–
Comprometimento do empreendedor/proprietário com o processo
integrado de projeto
Identificação de estratégias para reduzir custos ciclo de vida
enquanto melhora conforto
Trocar a tecnologia do sistema – ex resfriamento evaporativo
direto/indireto é muito mais eficiente que sistemas a base de
refrigerantes, assim como refrigeração por painéis radiantes é mais
eficiente que sistemas que forcem movimentação de ar
Reduzir demanda de pico – não necessariamente aumenta a
eficiência energética, mas reduz custo global de energia.
•
•
Uso de sistemas de acumulação térmica (gelo ou água gelada)
reduz demanda nos chillers duratne períodos de pico
Geradores standby
Projeto integrado de uso de energia
Seis ações-chave
1.
2.
–
Comprometimento do empreendedor/proprietário com o processo
integrado de projeto
Identificação de estratégias para reduzir custos ciclo de vida
enquanto melhora conforto
Gerar energia on-site
•
•
•
•
–
co-geração
energia elétrica ou térmica, para aquecimento ou resfriamento
edifícios com carga constante ao longo do ano
até 90% eficiência x 21% convencional
Usar sistemas renováveis
•
•
Iluminação natural, PV
40 a 65% redução demanda
Atenção para necessidades de capacitação para manutenção!
Projeto integrado de uso de energia
Seis ações-chave
1.
2.
3.
Comprometimento do empreendedor/proprietário com o processo
integrado de projeto
Identificação de estratégias para reduzir custos ciclo de vida
enquanto melhora conforto
Análise do edifício como um sistema global
Característica do edifício
Edifício-padrão
Edifício eficiente
Economia
densidade potência iluminação
1,6 W/ft2
31,3%
31,3%
tipo de vidro
Simples, fumê, SC 0,5
Alto desemp, SC 0,34
sistema de refrigeração
240 ft2/ton
475 ft2/ton
49,5%
req. fornecimento ar
1,7 CFM/ft2
0,85 CFM/ft2
49,5%
potência fans
0,8 W/CFM; 1,3 W/ft2
0,6 W/CFM; 0,5 W/ft2
25%; 62,1%
energia fans
4 kWh/ft2
1,5 kWh/ft2
62,1%
eficiência sistema refrig.
8,5 EER
12 EER
29,2%
consumo sistema refrig.
5,9 kWh/ft2
2,1 kWh/ft2
64,2%
total ilumin, refrig, fans
14,7 kWh/ft2
6,9 kWh/ft2
52,9%
Projeto integrado de uso de energia
Seis ações-chave
1.
2.
3.
Comprometimento do empreendedor/proprietário com o processo
integrado de projeto
Identificação de estratégias para reduzir custos ciclo de vida
enquanto melhora conforto
Análise do edifício como um sistema global
Ferramentas de projeto e simulação
Simulação usa dados típicos em vez de pior situação (normas)
Resultados hora-a-hora (ou menos)
• Energy-10 – concepção e projeto inicial – decisão entre
alternativas – single zone (só para edifícios pequenos)
• DOE 2.2
• EnergyPlus simulação completa – desenvolvimento de projeto
e dimensionamento
• IES
Projeto integrado de uso de energia
Seis ações-chave
1. Comprometimento do empreendedor/proprietário com o processo
integrado de projeto
2. Identificação de estratégias para reduzir custos ciclo de vida enquanto
melhora conforto
3. Análise do edifício como um sistema global
4. Tomada de decisões com base nos custos do ciclo de vida
• Projeto ruim = absenteísmo+ rejeição+ segurança+
desempenho
• Payback pode ser impressionante!
–Superior Die Set Corporation (Oak Creek, Wisconsin)
45% do custo de operação e manutenção (=US$2.148/ano)
+
 produtividade (US$42.836/ano)
+
 taxa de rejeição,  absenteísmo e  segurança… (dífícil valorar)
=
Payback de menos de 24 dias!
5% de aumento de produtividade em uma situação de 200 funcionários x
R$1000/mês = R$2.400.000 já economiza R$120.000/ano
Projeto integrado de uso de energia
Seis ações-chave
1. Comprometimento do empreendedor/proprietário com o processo
integrado de projeto
2. Identificação de estratégias para reduzir custos ciclo de vida enquanto
melhora conforto
3. Análise do edifício como um sistema global
4. Tomada de decisões com base nos custos do ciclo de vida
Payback (2 a 4 anos)
x
quão rápido o investimento se paga
ignora custos e ganhos após o payback
não diferencia alternativas com # vida útil
Ignora valor do dinheiro no tempo (economia
futura contra investimento inicial)
LCC
lucratividade longo prazo
custos em valor presente
(compara $ em épocas #)
Payback de 4 anos ou menos... = aceitar apenas taxa de retorno > 12% ...
Payback simples x LCC
Taxa de retorno (%)
18%
12%
6%
0
4
8
12
16
Payback simples (anos)
Payback de 4 anos ou menos... = aceitar apenas taxa de retorno > 12% ...
Opções com payback simples de até 15 anos podem ser atrativas!
Projeto integrado de uso de energia
Seis ações-chave
1.
2.
3.
4.
5.
6.
–
–
–
Comprometimento do empreendedor/proprietário com o processo
integrado de projeto
Identificação de estratégias para reduzir custos ciclo de vida
enquanto melhora conforto
Análise do edifício como um sistema global
Tomada de decisões com base nos custos do ciclo de vida
Acompanhamento para assegurar que a integridade das melhorias
planejadas é mantida ao longo do processo de construção
(comissionamento!)
Verificação, ao final do projeto, se o desempenho atende às
expectativas
Comissionamento – verifica se equipamentos funcionam como previsto em
projeto
Mensuração – verifica se a economia de energia prevista na etapa de projeto
foi efetivamente obtida
APO – desempenho real, índice de satisfação e eventuais medidas
preventivas para novos projetos
Conclusões
Abordagem para reduzir o consumo de energia
1. Identificar a disponibilidade, potencial e viabilidade de utilizar fontes
renováveis de energia (solar, vento, biogás e geotérmica) para satisfazer
as necessidades justificáveis do empreendimento em termos de energia.
2. Aplicar os melhores princípios de implantação e projeto arquitetônico
para reduzir a demanda de energia e minimizar a necessidade de
utilidades consumidores de energia (ar-condicionado, aquecedores de
água, iluminação artificial...).
3. Tornar a produção e uso de energia um componente viável do
desenvolvimento sustentável.
•
•
Aumentar as experiências de usuários e visitantes pela conscientização dos
problemas de uso de energia e o uso de dispositivos eficientes, métodos de
conservação, e fontes renováveis de energia.
Instalar medidores de energia para monitorar e ilustrar o consumo de energia.
O que realmente importa?
integrar soluções
isoladas em uma
abordagem global...
Eficiência energética de
edificações
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Vanessa Gomes, Arq. Dr.
DAC/FEC/UNICAMP, LEEDTM AP, USGBC Member
Forum Permanente de Energia UNICAMP, 04set07
@vanessa gomes, 2007