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

Tipo de actividade(Alguns exemplos)

Níveis recomendados (lux)

Escritórios Entre 100 (circulações) e 750 (desenho)

Bibliotecas Entre 150 (ficheiros)e 500 (leitura)

Comércio Entre 100 (armazéns)e 1500 montras

Hospitais Entre 250 (enfermarias)e 20000 (operações)

Aparência da cor

Temperatura(ºK)

Aparência

T > 5000 Fria (Branco-azulado)

3300 T 5000 Intermédia (Branca)

T < 3300 Quente (Branco-avermelhado)

Relação entre temperatura de cor e nível de iluminação

Nível deiluminação (lux)

Quente Intermédia Fria

500 Agradável Neutra Fria

500 – 1000 Agradável Neutra Fria

1000 – 2000 Estimulante Agradável Neutra

2000 – 3000 Estimulante Agradável Neutra

3000 Artificial Estimulante Agradável

Índice de restituição de cor

Qualidade desejada Ra Aplicações Apreciação o mais exacta

possível das cores Excelente rendimento de

cor

Ra > 90

Controlo e selecção Laboratórios Sala de impressão

Rendimento de coraceitável

Ra > 70 Escritórios Escolas Lojas

Rendimento de cormedíocre

60<Ra<70 Indústrias: oficinasmecânicas

Sem qualquer exigênciade rendimento de cor

Ra <60 Indústria: armazéns,salas de fundição eprodução 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

Tipo de Lâmpada Eficiência luminosa (lm/W)

Incandescentes: Standard Halogéneo

10 a 2021 a 25

Fluorescentes tubulares 50 a 95

Fluorescentes compactas Integrais Modulares

36 a 5060 a 80

Mercúrio de alta pressãoLâmpadas de luz mista

40 a 6011 a 25

Lâmpadas de iodetos metálicos 80 a 90

Lâmpadas de vapor de sódio: Baixa pressão – LPS Alta pressão - HPS

100 a 18070 a 125

Comparação entre tipos diferentes

Nº deLâmpadas

Pot. porLâmpada

Tipo Potênciapedida (W)

Lumens Duraçãomédia (h)

1 200 Incand. 200 4010 750

2 30 Fluor. 75 4600 1500

1 55 Fluor. 82 4500 1200

1 1500 Incand. 1500 34400 1000

2 215 Fluor. 440 29400 9000

2 150 Vap.Sódio

400 32000 12000

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 foto-sensor) para aproveitamento da luz natural

Uso de balastro electrónico (2 Lâmpadas TL 26 mm)

Balastroelectrónico

Balastroconvencional

Potência nominalpor cada lâmp.

50 W 58 W

Potência doBalastro

11.5 W 28 W

Potência da rede 111.5 W 144 W

Depreciação do fluxo luminoso

Manutenção

Questões econó-

micas e funcionais.

Influência no projectoe no controlo.

Manutenção - substituições

% de vida útil

% de lâmpadassobreviventes

substituiçãovantajosa

Substituição em grupoReduz 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 / EcEt - 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 térmicoLimitar encargos de potência

e de energia

• Climatização de aquecimento ambiente e aquecimento de água– termodinâmico

– por efeito de Joule

• Climatização de arrefecimento– termodinâmico

fora do vaziovazio vazio

Consumoadicional paraarmazenamento

consumoevitado

diagrama semarmazenamento

diagrama comarmazenamento

kW

h

Consumoadicional paraarmazenamento

........

.

Armazenamento térmico

Exº:

Climatização de frio - opções

Comparação de Diagramas