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Consumos de Energia Consumos nos edifícios 22% do consumo final (Média Europeia 40% por razões óbvias) Crescimento anual de 3,7%. Residencial (13%) e Serviços.

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1 Consumos de Energia Consumos nos edifícios 22% do consumo final (Média Europeia 40% por razões óbvias) Crescimento anual de 3,7%. Residencial (13%) e Serviços (9%) – 3,5 MTep 58% deste consumo é de electricidade representando um consumo 27% da electricidade total Na década de 90 consumos nos transportes aumentaram 68% e doméstico/serviços 31%.

2 Consumos específicos

3 Conforto térmico Parâmetros individuais Actividade; Vestuário Parâmetros ambientais Temperatura; Humidade e Velocidade do ar Temperatura média radiante Equação de Conforto: Com base nos parâmetros determinam a acumulação energética no corpo, S. Indíces: Quantificam as condições de conforto PMV (Predicted Mean Value) e Grau de Insatisfação.

4 Metabolismo e vestuário 1 met=58.15 W/m 2 1 clo= m 2 K/W

5 Balanço de energia

6 Variáveis do Balanço e PMV Muitas das variáveis não são conhecidas e são estimadas de balanços de energia com condições conhecidas.

7 Condições de conforto - PMV O metabolismo (M) e a acumulação térmica (S) foram correlacinadas com as opiniões das pessoas sobre as condições de conforto (PMV –Predicted Mean Value) 1 Ligeiramente - Frio 2 0 Neutro 3 Insuportavelmente+ Quente

8 Condições de conforto - PPD PPD (Percentagem de Pessoas Desconfortáveis) Nunca se conseguem condições que satisfaçam a todas as pessoas por isso aceita-se como condições de conforto quando a PPD é inferior a 10%.

9 Intensidade de radiação no exterior da atmosfera varia devido à trajectória elíptica da terra em torno do sol Máx 21 Dez. O ângulo da radiação solar em relação à superfície depende da Latitude L e da Declinação d que varia devido à inclinação do eixo de rotação A altitude solar a é o ângulo entre os raios solares e uma superfície horizontal e varia de 0º a um valor máximo dependente de L e d que é dado por a 12horas Para outras horas do dia a altitude é dada por a 12horas - 15ºx Ih-12I A altitude pode ser calculada por: A intensidade máxima de radiação numa superfície horizontal seria então na ausência de efeitos da atmosfera. Radiação Solar

10 Interferência da atmosfera A atmosfera absorve e dispersa parte da radiação que contribuem para a (extinção) diminuição da radiação directa: Depende dos ângulos d-declinação, e a-altitude que afectam A e B que variam ao longo do ano. A radiação difusa (suposta uniforme em todas as direcções) é: A, B e C têm valores tabelados na metodologia da ASHRAE Existem muitas outras fórmulas para o cálculo das grandezas referidas por exemplo considerando o estado do tempo e visibilidade (nuvens). Factor de visibilidade com α ângulo da vertical e normal à superfície

11 Trajectória do Sol na Terra Como interessa analisar a variação do ângulo do sol com as superfícies usa-se o ângulo de azimute (z) que representa a diferença entre a projecção dos raios solares numa horizontal e a direcção Sul (180º no meio dia solar, varia ~90 a ~270) Nascer do sol para a=0: A altitude e azimute podem ser lidos a partir de diagramas em função do dia do ano e horas. (As horas formam duas linhas (tipo 8) que se aproxima por uma) Altitude Azimute N E W S Horas Dias ou declinações Jun 21 Jul/Mai 21 Ago/Abr 21 Set/Mar 21 Out/Fev 21 Nov/Jan 21 Dez 8h 10h

12 Representação Estereografica Latitude 32ºN Madeira N W E S Latitude 38,4ºN Lisboa Açores 6h 8h 10h 14h 16h 18h Notar que a escala da altitude corresponde às circunferências de fora para dentro e o azimute à direcção que varia de 0 a 360º.

13 Representação Cilíndrica Nesta projecção pode-se observar a trajectória do sol numa projecção cilíndrica que depois é planificada para fazer-se as leituras. Podem-se localizar os pontos pelo dia e hora no diagrama e ler no eixo vertical a altitude e no horizontal o azimute. (Gráfico mostrado para 32º de Latitude ~Ilha da Madeira). Azimute Altitude Hora Dia Horas 21 Jun 21 Jul/Mai 21 Ago/Abr 21 Out/Fev 21 Nov/Jan 21 Dez 21 Set/Mar 90º Este180º Sul270º Oeste

14 Incidência em superfícies O ângulo de incidência da radiação solar em relação a superfícies pode ser quantificado a partir dos ângulos que definem essa superfície: –α Ângulo entre a superfície e a horizontal (Se for maior que 90º a superfície aponta para baixo) –β Ângulo entre a normal à superfície e o Sul. permitindo definir então o ângulo de incidência: A fórmula dos apontamentos estava errada pois tem sen em vez de cos como me chamou a atenção um aluno na aula.

15 Cálculo de Sombras Os ângulos de azimute z e de altura de sombras a podem-se definir a partir dos ângulos num corte vertical v e horizontal h (exemplo prática). A altura relaciona-se com estes ângulos por: e varia entre o valor de a=v (z=0) e a=0 para z= V2 V1 -h2 -h1 +h2 +h1 Na projecção hemisférica as linhas das sombras são radiais e arcos que podem rodar consoante a orientação da fachada Na projecção cilíndrica as linhas das sombras são verticais e arcos que se podem deslocar na horizontal consoante a orientação da fachada V2 V1 -h2-h1h2h1

16 Caracterização climática Existem tabelas com características climáticas emitidas pelo INM (Instituto Nacional de Metereologia) com valores extremos de temperaturas absolutos e médios e horas de ocorrência. Existem ainda temperaturas extremas com probabilidade acumulada que é a probabilidade de ocorrência. e.g. para Lisboa (de 1989) 90% T Max <27ºC, 95% T Max <29,4ºC, 97,5% T Max <31,4ºC, 99% T Max <33ºC que permitem definir valores diferentes para projecto, consoante o objectivo. Também existe outra grandeza que é o número de Graus-Dia que exprimem o somatório do valor deste produto ao longo de um dia ou ao longo do ano. –Permite ter uma ideia de consumo enquanto os valores extremos servem para dimensionar as potências.

17 Projecto AVAC I Aquecimento, Ventilação Ar Condicionado Condições de projecto –temperatura, humidade relativa e qualidade do ar –características térmicas das superfícies da envolvente e das paredes interiores –exposição à radiação solar e ao céu –renovação e velocidades do ar –níveis de iluminação Determinação das zonas de AVAC considerando: –Actividade –Horário de ocupação –Ganhos internos de calor –Orientação

18 Projecto AVAC II Cálculo das cargas térmicas de cada zona –Na situação de Inverno mais desfavorável –Na situação de Verão mais desfavorável –Necessidades energéticas anuais. Definição do sistema de AVAC –Identificação dos componentes e localização –Dimensionamento dos componentes –Estimativa do investimento –Integração do sistema no edifício.

19 Projecto AVAC III Cálculo das cargas térmicas –Fluxo por condução de calor através da envolvente –Tratamento do caudal de ar novo para garantir a qualidade do ar –Ganhos devido à radiação solar –Ocupação –Equipamentos –Iluminação. As trocas de calor com a envolvente apresentam importantes efeitos de inércia e dependem também da hora do dia, variando as condições interiores e as cargas térmicas.

20 Considerações Condução de calor através de paredes. Transferência de calor por radiação para vidros que posteriormente é transferido por convecção. Efeito de estufa nas superfícies vidradas. Diminuição de transmissão de radiação nos vidros também diminui transmissão de luz (rad. visível). Vidros duplos devem ter transmissão baixa no exterior e interior transparente. Calor para exterior. Ocupação e cargas de equipamentos apresenta variações importantes ao longo do dia e devem ser sempre divididas em cargas sensíveis e latentes.

21 Classificação de sistemas AVAC Ar-Ar (Conduta simples VAC, VAV, VTV ou dupla) Volume de ar constante, vol. ar variável e vol. e temperatura variável. –Condutas grandes, Grande consumo energético Água (2 ou 4 tubos) –Apenas para aquecimento ou arrefecimento Ar-Água (Combinação de anteriores) –Ar para renovação e cargas latentes, água p. calor Expansão directa (fluído refrigerante) –Caudal de fluído variável VRV c/ 3 tubos, Modelos split, Unidade central e periféricas (4-32) Depósitos de acumulação (fluidos eutéticos ou gelo)

22 Unidade de Tratamento de Ar Esquema de UTA típica que permite: –Arrefecimento com desumidificação e aquecimento –Aquecimento com humidificação –Mistura de ar recirculado (condições da sala S) E S Sala (S) IFQL Ar In- suflado Ar Novo R M

23 Evoluções Diagrama Psicrométrico S I=L=R E M=F Q I=Q E M F M=F Q L Exemplos de evoluções para situação de verão: S+E M F Q=I S e de inverno S+E M M Q L R=I S M Q L=I S


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