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10-12-2015
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REABILITAÇÃO DO
PARQUE PÚBLICO
EDIFICADOEficiência energética no campus do LNEC
e comportamento térmico passivo
Armando Pinto
apinto@lnec.pt
Workshop: RePublic_ZEB, ZEROING IN ON ENERGY.
Refurbishment of the public building stock towards nZEB
Lisboa, LNEG, 11 de dezembro de 2015
Agenda
1. O campus do LNEC e infraestruturas
2. Consumos de energia
3. ECO-AP
1. ECO.AP Comportamento térmico passivo e proposta de reabilitação NZEB de 2012
2. Intervenção de reabilitação de baixo custo
3. Comportamento térmico passivo e comportamentos
4. Notas finais
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1. O campus do LNEC
• Campus de 22 hectares
• 25 edifícios
• Área de construção total
~70.000 m2
• Escritórios, laboratórios de
ensaio, auditórios, datacenter,
infantário, refeitório, alojamento.
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1. O campus do LNEC
• Edifício Principal, Arantes e Oliveira, de 1952 (Arq Pardal Monteiro).
• Edifício Sísmica, Ferry Borges, de 1996
• Campus do LNEC foi classificado como Monumento de Interesse Público em dezembro de 2012.
• Jardins Gonçalo Ribeiro Telles e Fernão Vaz Pinto
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1. O campus do LNEC
• Número de trabalhadores do LNEC
de 2008 a 2011
• Potência de iluminação de ~700kW
(~10W/m2)
• Potência de aquecimento de 3,6MW
• Potência de arrefecimento de
2,2MW
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Espaços climatizados, com vários tipos de sistemas,
ex.:, caldeiras a gás, chiller/bomba de calor, VRF,
close control, radiadores elétricos e com idades e
eficiências diversas.
2. Consumo de Energia: Eletricidade e gás
Consumo de energia elétrica
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Fonte: Relatório n.º 317/2012-DED/NAICI
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2. Consumo de Energia: Eletricidade
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2. Consumo de Energia: Energia primária
Desagregação por fonte Intensidade de energia primária
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Fonte: Relatório n.º 317/2012-DED/NAICI e
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3. ECO.AP
• Resolução do Conselho de Ministros
n.º2/2011
• ECO.AP: promoção da eficiência energética
nos edifícios da administração Pública,
aumentando a eficiência energética em 30%
até 2020, face aos valores de consumo atual.
• LNEC: Investimento EE últimos 3 anos em
reabilitação de sistemas de iluminação, postos
de transformação e reabilitação de um
edifício.
• Notas sobre iniciativas desenvolvidas em
2012
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3.1 ECO.AP: Comportamento térmico passivo e proposta de reabilitação NZEB
de 2012
• O edifício de 1980 (Figura 1), Lisboa, 1800m2.
• Gabinetes individuais expostos a sul (625 m2)
e nave de ensaios a norte. Laboratórios
climatizados permanentemente a 22±2ºC
(cerca de 75 m2)
• Aquecedores elétricos nos gabinetes (cerca
de 54 kW de potência).
• A iluminação dos gabinetes fluorescente, com
balastros eletrónicos (cerca de 12 W/m2,
DPI=2.2 W/m2.100lx, perfazendo cerca de
8kW); nave de ensaios com lâmpadas de
iodetos metálicos (cerca de 13 kW).
• Equipamentos: 2.5 W/m2
• A.U=6160W/K, duas vezes superior RECSref
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3.1 ECO.AP: Comportamento térmico passivo
Diagnóstico: Critérios
• Conforto térmico
20 a 25ªC (Climatização)
Adaptativo (norma EN)
• Qualidade do ar
984/1476 ppm [CO2]
35 m3/(h.p)
• Consumo de energia elétrica:
Perfis RSECE 8.6 kWh/m2.ano
15.5MWh.ano
Critério conforto adaptativo
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3.1 ECO.AP: Comportamento térmico passivo
Diagnóstico: Conforto térmico, avaliação experimental
• Resultados de medições: No verão comportamento globalmente satisfatório (bom
sombreamento exterior), no inverno temperatura relativamente baixa.
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3.1 ECO.AP: Comportamento térmico passivo
• Semana mais quente • Semana mais fria
Diagnóstico: Conforto térmico, avaliação experimental
Nas semanas mais quente e mais frias são evidenciados os problemas de conforto no inverno.
Os diferentes comportamento diferentes, explicam os diferentes resultados nos gabinetes.
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3.1 ECO.AP: Comportamento térmico passivo
• Clima dados do campus do LNEC
• Diferença Med vs simulação relevante (ocupantes, janelas, etc)
• Apesar das incertezas, é previsto que em cerca de 99% tempo ocupação é satisfeito o critério da classe III da norma europeia aplicável a edifícios existentes
Diagnóstico: Conforto térmico,
Previsão numérica
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3.1 ECO.AP: Comportamento térmico passivo
Concentração de CO2
• Inferior a 984 ppm
Taxa de renovação de ar
• 0,4 Rph 15 m3/h inferior 35 m3/h
RSECE
Apesar de Qar < Qmin RSECE, QAI satisfatória (CO2)
Qar RSECE superior ao necessário em espaços com ocupação temporária
Diagnóstico: QAI e ventilação, avaliação experimental
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3.1 ECO.AP: Comportamento térmico passivo
• Aquecimento determinado por
simulação TRY e é 60% acima do
limite RSECE!
Diagnóstico: Consumo de energia, avaliação experimental
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3.1 ECO.AP: Proposta de reabilitação NZEB de 2012
• Intervenção na qualidade térmica da
envolvente (paredes, cobertura e
janelas) e na ventilação natural, permite
reduzir substancialmente as
necessidades térmicas de aquecimento
e de arrefecimento.
• Melhoria no sistema de iluminação
artificial, melhor aproveitamento da luz
natural com utilização de tubos de luz,
permite reduzir significativamente
necessidades de energia
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3.1 ECO.AP: Proposta de reabilitação NZEB de 2012
• Funcionamento passivo aceitável com
20mm de isolamento (<10% do tempo,
60mm).
• É vantajoso aplicar isolamento pelo
exterior. Contudo, a diferença para
isolamento pelo interior é pouco
significativa, podendo ser muito mais
económica.
• Climatização
As necessidades térmicas são relativamente
baixas.
• Viabilidade económica das medidas com
períodos de retorno excessivos.
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3.1 ECO.AP: Proposta de reabilitação NZEB de 2012
• Para se obter um edifício
NZEB, preconizou-se uma
instalação fotovoltaica, com
uma potência de
sensivelmente 25 kWp, para
compensar os consumos de
energia de equipamentos e
de iluminação .
• Investimento significativo se
período de retorno
excessivo (principalmente
nas medidas passivas),
inviabilizou intervenções
ECO.AP/ NZEB.
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3.2 ECO.AP: Intervenções de reduzido investimento
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• Janelas de aço, com vidro simples, sem
vedantes.
• Problemas de infiltração de água e infiltrações
de ar.
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3.2 ECO.AP: Intervenções de reduzido investimento
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• Ensaios com porta ventiladora para avaliar
permeabilidade ao ar.
• Ensaios para avaliar estanquidade à água
• Avaliação do isolamento sonoro.
• Ensaios destinados a avaliar estado atual
e melhorias.
3.2 ECO.AP: Intervenções de reduzido investimento
• Colocando vedantes e efetuando
rasgos de drenagem nas janelas
conseguiu-se melhorar a
estanquidade à água, reduzir a
permeabilidade ao ar e aumentar o
isolamento sonoro em 3 dB.
• Intervenção SCE?
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(kWh) EUR kgCO2
Consumo atual 242 24 114
Consumo possivel vedando janelas 186 19 87
Redução de 23% 56 6 26
Estanquidade à água
Pressão
(Pa)
Estado inicial Janela reabilitada com
vedantes e rasgos
0 Surgiu água Estanque
50 - Estanque
100 - Surge água.
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3.3. Comportamento térmico passivo e comportamentos
• Boas práticas:
Atuação dos toldos do edifícios principal
Vigilantes nas rondas asseguram que a
iluminação se encontra desligada
Controlo do sistema de distribuição de água
quente
Manter desligados equipamentos e iluminação
durante períodos de não utilização/ocupação.
• Constrangimentos:
Aspetos de segurança inviabilizam que as
janelas permaneçam abertas durante o
período noturno.
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3.3. Comportamento térmico passivo e comportamentos
• Dos resultados anteriores, evidencia-se que os ocupante influenciam de forma significativa as condições ambientais interiores (QAI, térmica, iluminação, consumos de energia).
• Na regulamentação e nos estudos de viabilidade técnica e económica dos edifícios de serviços o fator humano e de controlo é considerado de forma aproximada: Dispositivos de sombreamento atuados quando oa
radiação incidente na fachada excede 300 W/m2 (ou 60% do vão)
As temperaturas interior situam-se entre 20-25ºC, ou 19 a 27ºC nos edifícios passivos.
Ventilação natural caudal constante (não considera free-cool pela abertura das janelas). Sistemas mecânicos controlo automático de ar novo em função de concentração de CO2.
Fatores de controlo automático por sensores de ocupação e de disponibilidade de luz natural (0.8 a 1.0)
• Fator humano pode ter grande influência no uso de energia (iluminação, aproveitamento de ganhos solares, etc), sendo referidos fatores de 1:5 nos consumos de energia.
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3.3. Comportamento térmico passivo e comportamentos
• Fonte: Pinto, A. - Occupant behavior and impact on indoor thermal environment
Window and shading opening and closing on passive office building in Lisbon. OB
14, Nottingham, 4 August 2014
• Manobras de janelas e persianas, varias com
utilizador
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Figure 1 - Number of windows openings
Figure 2 - Number of roller shutters manoeuvres
3.3. Comportamento térmico passivo e comportamentos
• O momento das manobras está muito diretamente relacionado com as horas de
entrada e de saída e com a temperatura interior.
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3.3. Comportamento térmico passivo e comportamentos
• Estes utilizadores apresentam um padrão de uso das janelas substancialmente diferente do indicado na norma.
• A manutenção de janelas aberturas é mais influenciada pela temperatura interior do que pela temperatura exterior.
• A manutenção das persianas fechadas é influenciada por maior radiação e maior temperatura. Uso de 60% não é desajustado.
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Figure C.1 - Proportion of window opening specifies in EN 15242
4. Notas finais
• No LNEC existem edifícios e espaços com necessidades térmicas quase nulas,
devido a uma adequada exposição solar e comportamentos adaptados ao clima.
• A evolução para edifícios de necessidades energéticas quase nulas é possível,
mas o período de retorno do investimento pode ser excessivamente longo, na
ausência de financiamento externo.
• Algumas soluções de melhoria de baixo custo podem ser exploradas e
implementadas, melhorando a eficiência energética e minimizando outros
problemas construtivos, sendo importante uma perspetiva integrada.
• Foi evidenciado que existe potencial de aumento da eficiência energética
associado à melhoria de comportamentos.
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Obrigado.