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h�i j i k l i m n o p6i k q - Conservação de Energia, Eficiência

Energética, Casa Inteligente.r�q m s t�u - Este trabalho apresenta o Projeto CASA –

Centro de Análise de Sistemas Alternativos de Energia,desenvolvido com objetivo de promover o uso eficienteda energia no setor residencial através da aplicação,avaliação e demonstração de novos conceitos etecnologias que contribuam para o uso racional daenergia. Foram construídas duas residências, sendo aprimeira um modelo de construção convencional comcaracterísticas similares aos projetos atualmenteexecutados no país. Na segunda casa, denominada “CasaInteligente”, foram empregados novos conceitos deconforto ambiental e eficiência energética, bem comoutilizados materiais, sistemas elétricos/eletrônicos quecontribuam para o uso racional da energia. Combinandoum desenho inovador com modernas tecnologias,pretende-se demonstrar o quanto ainda pode ser feito paraque se tenha um ambiente mais confortável semnecessariamente gastar mais. O Centro ainda possui umlaboratório, onde os índices de consumo (eletricidade,água, etc.) e conforto (temperatura e ventilação) dasresidências são monitorados e comparados.

v w x y�z�{�|�}�~�����|O “Projeto CASA – Centro de Análise de SistemasAlternativos de Energia” se propõe a mostrar diferentesformas de utilizar a energia no ambiente construído. Apartir da construção de duas residências e um laboratório,criou-se um instrumento didático, experimental einformativo, referente ao uso eficiente da energia no setorresidencial, abordando de modo especial a energiaelétrica, cujo principal objetivo é promover o usoeficiente da energia no setor residencial através daaplicação, avaliação e demonstração de novos conceitos etecnologias que contribuam para o uso racional daenergia.

As duas residências, com cerca de 50 m2 de áreaconstruída cada uma e igual demanda de solo imobiliário,são comparadas em seus aspectos de conforto ambiental edo consumo de recursos materiais e energéticos. Acomparação é viabilizada por meio de uma detalhada redede sensores que monitora passo a passo o que acontecenas duas casas do ponto de vista físico.

Na primeira casa , são reproduzidas as condições comunsencontradas em residências convencionais, isto é, possuiprojeto arquitetônico simples e tradicional, e são

empregados materiais de construção e equipamentoselétricos facilmente encontrados no mercado.

Na segunda casa, denominada “Casa Inteligente”,procurou-se maior qualidade ambiental. Como resultadode abrangente pesquisa, houve um aperfeiçoamento nãosomente de materiais e técnicas de maior eficiênciaenergética, como de um projeto arquitetônico em que ascondições de insolação e iluminação não dependam dascondições do terreno.

Além disso, uma terceira edificação abriga as tarefas demonitoramento e controle, bem como permite arealização de ensaios em aparelhos elétricos e a recepçãode grupos de alunos e visitantes.

� w }��'� ��y'��|�����x ����y�z�|� � � � ��� m � � l � o uO projeto da Casa Inteligente teve início por volta de1997, após os primeiros estudos, realizados pela Copel eUnioeste [1], e se concretizou no âmbito do Centro deAnálise de Sistemas Alternativos de Energia - CASA.Com base no planejamento desenvolvido, buscou-separceiros para viabilizar a execução do projeto,resultando em convênios de cooperação técnica queabrangeram as seguintes empresas e instituições:

• Universidade Estadual do Oeste do Paraná -UNIOESTE

• Sindicato da Indústria da Construção Civil do Oestedo Paraná – SINDUSCON

• Fundação Paranaense para o DesenvolvimentoTecnológico da Indústria da Construção -FUNDATEC

• Prefeitura Municipal de Cascavel

• Centrais Elétricas Brasileiras - Eletrobrás / PROCEL

• Companhia Paranaense de Energia - COPEL

• Governo do Estado do Paraná / Paraná Tecnologia� b � b � b �?� ` Z g _ ` ��g � g e � _ ] � ` �Os estudos efetuados pelos participantes do projeto,subsidiaram o desenvolvimento da especificação técnicanecessária para a realização do Concurso Público, cujoobjetivo era a seleção dos projetos executivos. Ovencedor do concurso foi a equipe de profissionais daUniversidade Federal do Paraná – UFPR [2], cabendo aeles a tarefa de desenvolver os projetos arquitetônico,

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estrutural, hidráulico/sanitário, elétrico, eletrônico, econservação de energia.� � � � h�l u � � � � ��u m���q m q � k u j k � � u mOs módulos experimentais (protótipos) foram construídosno campus da Unioeste, em Cascavel, municípiolocalizado na região oeste do Estado do Paraná.� b � b � b ��[ � [���` a � g a e ] ` a [ ^Consiste numa residência padrão em alvenaria, com áreade 50 m2, que permite abrigar um casal com um filho.Tanto o sistema construtivo e os materiais empregadoscomo a implantação nos lotes, a utilização de energia e aqualidade do ambiente resultante refletem uma prática deconstrução que pouco considera o conforto ambiental.Nela foram instalados eletrodomésticos convencionais,incluindo a instalação de ar condicionado. Ela funcionarácomo testemunha do desenvolvimento experimental. Aplanta da casa é apresentada na FIGURA 1.

FIGURA 1

PLANTA DA CASA CONVENCIONAL

� b � b � b ��[ � [�� a _ g ^ ] g a _ gA outra casa, denominada “Casa Inteligente”, combinaum desenho inovador com modernas tecnologias(FIGURA 2). Através dela pretende-se demonstrar oquanto ainda pode ser feito para que as pessoas tenhamum ambiente mais confortável sem necessariamentegastar mais.

FIGURA 2

PLANTA DA CASA INTELIGENTE

No inverno, a casa se mantém quente por combinarparedes de concreto celular - material de um razoávelpoder de isolamento térmico - com janelas relativamentepequenas e em esquadrias de vidros duplos. Além disso, a

casa recebe bastante radiação solar pela clarabóia situadasobre o seu núcleo, onde fica o banheiro, cômodo decaráter especial, com dupla função de transmissão earmazenamento de calor. Embora situado no centro daplanta, é o caminho mais curto para o calor fluir entre osquartos, sala, cozinha e lavanderia e o exterior. Enquantoos outros cômodos são cercados por isolantes térmicosnas paredes externas e janelas de vidro duplo, piso eforro, o banheiro tem cobertura em vidro simplespermanentemente ventilado. Portanto, é a porta decomunicação entre o clima interno e o clima externo. AFIGURA 3 apresenta a vista em corte lateral da casa.

Além de apresentar somente superfícies em vidro ecerâmica, tolerantes à radiação solar (ao contrário do queocorre numa sala ou num quarto), o banheiro no centroreúne considerável inércia térmica em suas paredesmaciças. Ao contrário da casa convencional, oreservatório de calor formado pela maior parte de paredesmaciças está bem protegido do exterior. Além disto, acaixa de água da casa, que concentra razoável parte dainércia térmica, está também situada sobre o banheiro.

FIGURA 3

VISTA EM CORTE LATERAL DA CASA INTELIGENTE

No verão, a casa é intensamente ventilada, aproveitandotanto a ventilação cruzada como a convecção natural.Mediante o emprego de ventiladores (instalados em duaschaminés sobre o banheiro), é possível o resfriamento damassa estrutural no período da noite, conservando a casafria ao longo do dia, sem necessidade de ar condicionado.A radiação solar é bloqueada por uma estrutura metálica,situada acima da clarabóia, constituída de placasformando diferentes aberturas, todas elas orientadassegundo um plano paralelo ao eixo do equador einclinado de 65° em direção ao norte. Tal configuraçãopermite o ingresso de radiação solar direta somente nametade mais fria do ano, entre os equinócios de outono eprimavera, atravessando o inverno. Na outra metade doano, penetra apenas a radiação solar difusa, responsávelpela iluminação, sendo os raios diretos refletidos pelacombinação de superfícies lisa numa face e estriada naoutra face das placas. Dessa maneira, consegue-seprojetar sombra sobre a clarabóia nos 180 dias maisquentes do ano e, nos dias restantes, permite-se apassagem dos raios solares.

O armazenamento de água da chuva no subsolo permite acasa contar com um recurso rápido de resfriamentomediante a aspersão da água fria sobre as paredes de

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vidro do box do chuveiro, que se comunicam com a salade estar e desta forma transmitem frio sem transmitirumidade. Também através dessas paredes de vidro, quemtoma banho pode receber o calor da lareira acesa na sala.

Grande parte da iluminação da casa vem da considerávelquantidade de luz natural que passa pela abertura zenitaldo banheiro, o qual se comunica com os demais cômodospor lâminas e tijolos de vidro. Contribuem para tanto ailuminação celeste, difusa por natureza, como eventuaisraios solares diretos que penetrarem no volume, tornadosdifusos depois de várias reflexões pelas superfícies dobanheiro.

Tecnicamente, as aberturas zenitais têm sobre as janelaslaterais da maioria de nossas edificações seis vantagensconsideráveis [2]:

1) Sob condições de céu encoberto, em que adisponibilidade de luz natural é limitada, o zêniteapresenta luminância normalmente três vezes maior que ohorizonte. Assim, se aberturas forem dimensionadas deacordo com as condições mais adversas de céu encoberto,uma mesma abertura zenital está exposta a um céu trêsvezes mais claro que as aberturas laterais.

2) A luz proveniente de aberturas zenitais atinge commaior perpendicularidade os planos horizontais, que sãomais importantes para a iluminação de tarefa em geral,como no exemplo das tarefas de leitura no quarto ou nasala, do preparo de alimentos na cozinha ou ao se passarroupas na lavanderia.

3) As aberturas zenitais, situadas em planos horizontais,se abrem para todo o hemisfério celeste, enquanto que asaberturas laterais, situadas em planos verticais, abrem-separa somente meio hemisfério celeste. Assim, a não serque o solo externo seja bastante refletivo (alto albedo), énecessária uma área duas vezes maior para que aberturaslaterais tenham a mesma exposição ao céu que asaberturas horizontais.

4) O caminho da luz celeste até o interior das casas passapor muito menos obstáculos (árvores, beirais e muros) seentrar por aberturas zenitais.

5) Nos interiores, a luz admitida por aberturas zenitaisencontra menos obstáculos (móveis, pessoas e paredes)até os planos horizontais importantes para a iluminaçãode tarefa, criando sombras menores e de menordependência lateral.

6) Aberturas zenitais estão normalmente fora do cone de30° ao redor do eixo de visão, geralmente próximo àhorizontal. Assim, causam menos ofuscamento que asaberturas laterais.

Sensores de luminosidade medem a contribuição de luznatural que entra nos ambientes para que o sistema deautomação atue sobre os equipamentos de iluminaçãoartificial, garantindo o nível mínimo de iluminamentoprogramado.

Completam os recursos da casa equipamentos destinadosa aproveitar a energia solar para produzir água quente eenergia elétrica (utilizada no sistema de bombeamento deágua para refrigeração), ventiladores e aberturas deventilação automatizadas.

� b � b � b �*[ c ` � [ _ � � ] `O terceiro módulo do Centro é um laboratório, de ondeserão monitorados todas as variáveis ambientais, osistema de acionamento remoto e o consumo de energiados equipamentos instalados nas residências. Todo omonitoramento e controle, bem como o armazenamentodos dados é efetuado por um microcomputador. Olaboratório também dispõe de um espaço apropriado paraa recepção de grupos de alunos e visitantes. A FIGURA 4e 5 apresentam, respectivamente, vista frontal e plantados pavimentos do laboratório. Na FIGURA 6 éapresentada uma foto do Centro.

FIGURA 4

VISTA FRONTAL DO LABORATÓRIO

FIGURA 5

PLANTA DOS PAVIMENTOS INFERIOR E SUPERIOR DOLABORATÓRIO

FIGURA 6

CENTRO DE ANÁLISE DE SISTEMAS ALTERNATIVOS DEENERGIA

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� � � � ��q m q �6k u j k � t�q � � u���� ��q l � t�q � � i jA universidade ficará responsável pela condução eadministração do projeto que também atenderá a outrasnecessidades acadêmicas da instituição, como porexemplo, infra estrutura para desenvolvimento deprojetos de pesquisa. Dessa maneira, serão realizados,segundo desenho estatístico apropriado, períodos demoradia por voluntários estratificados segundo variáveissócioeconômicas. Durante tais períodos serão realizadasmedições de todos os parâmetros que envolvam oconsumo de energia e conforto no interior dos protótipos,assim como parâmetros relativos à aceitação de novastecnologias de eficiência energética por parte do usuário.

� � � ����s m � u � u �?l u � q � uO desenvolvimento do projeto teve um custo global deR$ 275 mil, conforme demonstrado na TABELA 1.

TABELA 1

CUSTOS DE DESENVOLVIMENTO DO PROJETO

Empresa/

Instituição

Valor(R$)

Descrição

Eletrobrás

Copel

205.000 Projeto, materiais necessáriospara a construção eoperacionalização dosmódulos, marketing

Unioeste 30.000 Terreno para a construção dosmódulos.

Sinduscon,

Fundatec,

PM Cascavel,

ParanáTecnologia

40.000 Mão de obra para construçãodos módulos experimentais.

w �|�y�'��~�� ���'�O desenvolvimento do Projeto CASA foi possível graçasao perfeito intercâmbio entre setor acadêmico e privado.Destaca-se seu papel no fomento a inovaçõestecnológicas na construção civil e serviços ligados a áreade energia.

Devido a seu caráter dinâmico, o projeto ainda seencontra em fase de desenvolvimento, uma vez quepermitirá uma ampla quantidade de análises, relacionadasa materiais e tecnologias de construção, ao uso da energiae ao comportamento de seus usuários.

Dessa maneira, a infra estrutura disponibilizada àuniversidade é uma alternativa viável para utilização emprojetos de pesquisa que tragam benefícios à comunidadeacadêmica, empresas de construção civil, concessionáriasde energia e, principalmente, à sociedade.

w {����*��{���y�'x �����'x �'��x |���{����*x ����[1] Lobo, J. W.; Carvalho, D. P.; Oliveira, C. E. L. Plano

de Projeto CASA – Centro de Análise de SistemasAlternativos de Energia. COPEL. Cascavel. 1996.

[2] Schmid, A. L.; Lima, C. A.; Ribeiro, E. P.; Nora, A.D.; Schmid, M. R.; Neis, P.; Abe, R. N.; Munaretto,A. C.; Makishi, H.; Mehl, E. L. M. Projeto CasaInteligente – Memorial de projeto. UFPR. Curitiba.1999.

[3] Oliveira, C. E. L.; Souza, S. N. M.; Siqueira, J. A.C.; Nogueira, C. E. C.; Lobo, J. W. Projeto CASACentro de Análise de Sistemas Alternativos deEnergia. UNIOESTE. Cascavel. 2002.