Instalações técnicas e
equipamento de uso final em
edifícios
Serviço de Energia Eléctrica
Noção de serviço de EE
(perspectiva da oferta)
• Informação
– análise de consumos e aconselhamento
– medição de consumos
– facturação
• Serviços de uso final
– aconselhamento
ou
– instalação

de equipamento específico
Serviços de energia em edifícios
(perspectiva do utilizador final)
–
–
–
–
–
–
–
–
climatização
aquecimento de água
iluminação
transporte
refrigeração (frio alimentar)
lavagem
lazer
...
Nível de serviço de energia
Nível de serviço (NS):
– função do consumo (Ec) e da eficiência
energética ():
Ec = NS / 
Transporte
Iluminação
Iluminação definições
•  - Fluxo luminoso: em lumen -lm (d/dt)
• I - Intensidade luminosa: em candela (d/dw)
• E- Iluminância ou nível de iluminação: em lux
(d/dS)
•  - Eficiência: Lumen/Watt (/P)
Importância relativa dos consumos em
iluminação
•
•
•
•
•
32.8% - Edifícios de escritórios
34,4% - Comércio
20,2% - Hotéis
17,0% - Hospitais
22,4% - Escolas
• 25% em edifícios em geral (como os edifícios representam
20% do global  5% do consumo global em energia)
Tipos de Lâmpadas - Incandescentes
Lâmpadas Incandescentes
Influência da tensão
Lâmpadas de descarga
CFL - Compact Flurescent Lamp
Características das fontes luminosas
São caracterizadas por quatro factores:
• Aparência da cor
• Índice de restituição de cor
• Tempo de vida útil
• Eficiência luminosa
Características das lâmpadas
Iluminação de Interior
Parâmetros a ter em conta:
•
•
•
•
•
Nível de iluminação adequado
Limite de encandeamento
Conforto visual
Facilidade de manutenção e de aprovisionamento
Baixo consumo de energia eléctrica
Primeiros três aspectos psico-fisiológios; os dois últimos
aspectos técnicos
Níveis de iluminação
T ip o d e activid a d e
(A lg u n s ex em p los)
E scritó rios
B ibliotecas
C o m ércio
H o sp itais
N ív eis reco m en d a d o s (lu x )
E n tre 10 0 (circulaçõ es)
e 7 50 (d esenho )
E n tre 15 0 (fich eiro s)
e 5 00 (leitu ra)
E n tre 10 0 (arm azén s)
e 1 500 m o n tras
E n tre 25 0 (en ferm arias)
e 2 000 0 (op erações)
Aparência da cor
T em p era tu ra
(ºK )
A p a rên cia
T > 5 00 0
F ria (B ranco -azu lado )
3 300  T  5 00 0
In term éd ia (B ran ca)
T < 3 30 0
Q u ente (B ranco -averm elh ado )
Relação entre temperatura de cor e nível de
iluminação
N ível de
ilum in ação (lu x)
Q u ente
In term édia
F ria
 500
A gradável
N eutra
F ria
500 – 1000
A gradável
N eutra
F ria
1000 – 2000
E stim ulante
A gradável
N eutra
2000 – 3000
E stim ulante
A gradável
N eutra
 3000
A rtificial
E stim ulante
A gradável
Índice de restituição de cor
Q u alid ad e d esejad a
 A preciação o m ais exacta
possível das cores
 E xcelente rendim ento de
cor
 R endim ento de cor
aceitável
 R endim ento de cor
m edíocre
 S em qualquer exigência
de rendim ento de cor
Ra
R a > 90
A p licações
 C ontrolo e selecção
 L aboratórios
 S ala de im pressão



60< R a< 70 
R a > 70
E scritórios
E scolas
L ojas
Indústrias: oficinas
m ecânicas
R a < 60
 Indústria: arm azéns,
salas de fundição e
produção em geral
Lâmpadas de descarga
• Vapor de mercúrio (boa restituição de cores)
• “Metal halide” (boa restituição de cores)
• Vapor de sódio de alta pressão (reacendimento
rápido)
• Vapor de sódio baixa pressão (a mais eficiente mas
luz monocromática amarela)
• Tempos de arranque inicial e de reacendimento
Mercúrio: 5 a 7 min e 3 a 6 min
“Metal halide”: 3 a 5 min e 10 a 15 min
Sódio de AP: 3 a 4 min e 1 min
Comparação da eficiência luminosa
T ip o d e L âm p ad a
Incandescentes:
 S tandard
 H alogéneo
F luorescentes tubulares
F luorescentes com pactas
 Integrais
 M odulares
M ercúrio de alta pressão
L âm padas de luz m ista
L âm padas de iodetos m etálicos
L âm padas de vapor de sódio:
 B aixa pressão – L P S
 A lta pressão - H P S
E ficiên cia lu m in osa (lm /W )
10 a 20
21 a 25
50 a 95
36 a 50
60 a 80
40 a 60
11 a 25
80 a 90
100 a 180
70 a 125
Comparação entre tipos diferentes
N º de
Lâm padas
1
P o t. p o r
Lâm pada
200
2
T ip o
Lum ens
Incand .
P o tên cia
p ed id a (W )
200
4010
D u ra çã o
m é d ia (h )
750
30
F luo r.
75
4600
1500
1
55
F luo r.
82
4500
1200
1
1500
Incand .
1500
3 4 4 00
1000
2
215
F luo r.
440
2 9 4 00
9000
2
150
V ap .
S ó d io
400
3 2 0 00
1 2 0 00
Influência do Envelhecimento
Armaduras
Exaustão de ar das armaduras
Recuperação de calor
Compensação do factor de
potência
Balastros
Eficiência depende das perdas (elevadas nas
versões mais económicas):
– no ferro
– no cobre
Versões de boa eficiência:
– Balastros de baixo consumo
– Balastros de baixas perdas (melhorias
construtivas
– Balastros electrónicos
Balastro electrónico
Frequência elevada (> 20 kHz) aumenta:
• Eficiência das lâmpadas
• Duração das lâmpadas
Permitem “diming” com controlo manual ou
controlo automático (com informação de um fotosensor) para aproveitamento da luz natural
Uso de balastro electrónico
(2 Lâmpadas TL  26 mm)
P o tên cia no m in al
p o r cad a lâm p .
P o tên cia do
B alastro
P o tên cia d a red e
B alastro
electró n ico
B alastro
conv encion al
50 W
58 W
1 1.5 W
28 W
1 11 .5 W
1 44 W
Depreciação do fluxo luminoso
Manutenção
Questões económicas e funcionais.
Influência no projecto
e no controlo.
Manutenção - substituições
% de lâmpadas
sobreviventes
substituição
vantajosa
% de vida útil
Substituição em grupo
Reduz custo de manutenção e exploração:
• Aumenta a eficiência e duração das armaduras
• Representa uma percentagem fixa nos orçamentos
de manutenção
• Reduz custos de substituição
• Reduz stocks
• Reduz ao mínimo as perturbações do ritmo de
trabalho
Medidas de racionalização de consumos
• Utilizar ao máximo a luz natural
• Desligar quando desnecessário
• Reduzir níveis excessivos em áreas não laborais e
de armazenamento
• Rever os níveis actuais de iluminação / considerar
a remoção de algumas fontes
• Rever iluminação exterior
• Utilização de luz local
• Fazer manutenção (limpeza, substituição)
• Fazer limpeza periódica das lâmpadas e armaduras
Medidas de racionalização de consumos
• Planear a substituição periódica
• Usar revestimentos com coeficientes de reflexão
adequados
• Manter as superfícies limpas
• Segregar adequadamente os circuitos
• Substituição de tecnologias (lâmpadas)
• Usos de balastros eficientes
• Fazer recuperação de calor das armaduras
Climatização
Sistemas activos de climatização
• Proveniência de energia térmica por
–
–
–
–
queima directa de combustível fóssil
queima directa de biomassa
energia solar
utilização de electricidade
Sistemas activos de climatização
Distribuição de
energia
térmica por
insuflação /
extracção
directas de ar
Sistemas activos de climatização
Distribuição de
energia térmica
por circulação
de água por
permutadores
Sistemas activos de climatização
Exº:
sistema multizona
com
aquecimento e
arrefecimento
Sistemas activos de climatização
• Algumas características
– controlo de caudais por registos/válvulas de
estrangulamento
– ventiladores / bombas de velocidade constante
• Opções
– temperatura variável
– volume de ar variável
Sistemas activos de climatização
Ciclo de
produção de
frio por
compressão de
vapor
Sistemas activos de climatização
• Bomba de calor eléctrica
– meios de permuta diversos
Sistemas activos de climatização
Chiller de
absorção
Sistemas activos de climatização
Coeficiente de desempenho
COP = Et / Ec
Et - calor transferido
Ec - energia dispendida na transferência
variável com a temperatura no permutador
exterior
Oportunidades de racionalização
•
•
•
•
Chillers
Calor de exaustão
Bombas e ventiladores
Modo de distribuição
Chillers
Chillers
–
–
–
–
cargas parciais
set point
free cooling
arranque / paragem óptimos
Recuperação de calor
Heat pipe
Recuperação de calor
• Permutador
de placas
Roda de calor
Recuperação de calor
Interacção com
os ganhos
internos da
iluminação.
Bombas e ventiladores
• Cargas parciais (adaptação à carga térmica)
– potências variadas
– plena carga
• Controlo de velocidade variável
Armazenamento térmico
Limitar encargos de potência
e de energia
• Climatização de
aquecimento ambiente e
aquecimento de água
kW
c ons u m o
evitad o
C ons u m o
adic ion al p ara
arm az en am ento
C ons u m o
adic ion al p ara
arm az en am ento
– termodinâmico
– por efeito de Joule
• Climatização de
arrefecimento
– termodinâmico
fora d o vaz io
vaz io
diagram a s em
arm az en am ento
........
.
diagram a c om
arm az en am ento
vaz io
h
Armazenamento térmico
Exº:
Climatização
de frio opções
Comparação de Diagramas