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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL ETIQUETAGEM DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DO SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR DE EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Tárcio Almeida Araújo Santa Maria, RS, Brasil. 2016
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ETIQUETAGEM DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DO SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR DE
EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Tárcio Almeida Araújo
Santa Maria, RS, Brasil. 2016
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ETIQUETAGEM DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DO SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR DE
EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS
Tárcio Almeida Araújo
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa
Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil
Orientador: Prof.Dr.Eng Civil Marcos Alberto Oss Vaghetti
Santa Maria, RS, Brasil. 2016
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
A comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o Trabalho de conclusão de curso
ETIQUETAGEM DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DO SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR DE
EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS
Elaborado por Tárcio Almeida Araújo
Como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil
COMISSÃO EXAMINADORA:
Dr. Eng civil Marcos Alberto Oss Vaghetti (Orientador)
Dr. Eng Eduardo Rizzatti (UFSM)
Eng Évelyn Paniz (UFSM)
Santa Maria, 16 de Dezembro de 2016.
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AGRADECIMENTOS
Agradeço a minha família.
Agradeço também a todos professores que me auxiliaram durante o curso.
A todos colaboradores qυе direta оυ indiretamente fizeram parte da minha
formação, о mеυ muito obrigado.
Ao Clube Rereativo Dores, Construtora PH Jobim, Technique Engenharia, MJP
Engenharia e Punta Incorporadora pela oportunidade de estágio.
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RESUMO
Dissertação de graduação Programa de Graduação em Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Maria
ETIQUETAGEM DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DO SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR DE
EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS
AUTOR: TÁRCIO ALMEIDA ARAUJO ORIENTADOR: MARCOS ALBERTO OSS VAGHETTI
Data e Local da Defesa: Santa Maria, 16 de dezembro de 2016.
Este trabalho verifica as condições para etiquetagem do sistema de
aquecimento solar presentes no Regulamento Técnico de Qualidade para Edificações
Residenciais (RTQ-R), destacando-se os seguintes aspectos e critérios: pré-requisitos
do sistema de aquecimento de água, análise do sistema de aquecimento, bem como
os procedimentos para sua determinação. Estes são alguns dos fundamentos com a
finalidade de avaliar a aplicabilidade do RTQ-R pelo método prescritivo e, verificar a
área necessária de coletores para o exemplo proposto. No presente trabalho foi
aplicada a metodologia prescritiva para o caso de uma residência unifamiliar em Santa
Maria, RS. Verificou-se que a aplicação do método prescritivo é fácil e simples, como
também se observa que a área necessária para se obter o ENCE A é pequena.
Palavras-chave: Etiquetagem. Eficiência energética. Sustentabilidade.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Selo de Eficiência Energética ................................................................... 14
Figura 2 - Sustentabilidade na construção Civil ........................................................ 17
Figura 3 - Selos de Eficiência Energética .................................................................. 19
Figura 4 - Tubos a vácuo tipo all-glass ou water-in-glass ......................................... 20
Figura 5 - Etiqueta Nacional de Conservação de energia (ENCE) ............................ 22
Figura 6 - Orientação do coletor solar ....................................................................... 24
Figura 7 – Residência exemplo ................................................................................. 30
Figura 8 – Localização da residência exemplo.......................................................... 31
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Valor dos coeficientes por região .............................................................. 21
Tabela 2 - Equivalentes numéricos para os níveis de eficiência de cada requisito ... 21
Tabela 3- Classificação em escala ............................................................................ 22
Tabela 4 - Espessura mínima de isolamento de tubulações ..................................... 23
Tabela 5 - Fator de ocupação ................................................................................... 25
Tabela 6 – Classificação da eficiência do sistema de aquecimento solar ................. 30
Tabela 7 - Valores médios mensais de Precipitação, Temperatura e Evaporação ... 32
Tabela 8 - Resultado da demanda de energia útil mês a mês .................................. 32
Tabela 9- Radiação solar incidente no plano inclinado ............................................. 32
Tabela 10 – Resultados do cálculo da radiação incidente ........................................ 33
Tabela 11 - Resultados do cálculo do parâmetro �1................................................. 34
Tabela 12 - Resultados do cálculo do parâmetro �2................................................. 35
Tabela 13 - Resultados do cálculo da fração solar .................................................... 35
Tabela 14 - Resultados do cálculo da energia útil mensal ........................................ 36
Tabela 15 - Classificação do exemplo proposto em função do coletor ..................... 36
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LISTA DE ABREVIATURAS
ANEEL - Agência Nacional de Energia e Eletricidade
C - Celsius
CBCS - Conselho Brasileiro de Construção Sustentável
CIB - Conselho Internacional da Construção
COOPERCON - Cooperativa da Construção Civil do Ceará
COPEL - Companhia Paranaense de Energia
COVs - Compostos orgânicos voláteis
ENCE - Etiqueta Nacional de Conservação de energia
GRI - Global Reporting Initiative
IEA - Agência Internacional de Energia
K - Kelvin
m² - Metros quadrados
mm - Milímetros
MMA - Ministério do Meio ambiente
PBE - Programa Brasileiro de Etiquetagem
PEM - Proton Exchange Menbrane
PROCEL - Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica
PVC - Policloreto de Vinila
RTQ-R - Regulamento Técnico da Qualidade para Edificações Residenciais
W - Watts
WCED - World Commission for Economic Development
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SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ..................................................................................... 10
1 OBJETIVOS ...................................................................................... 11
1.1 Objetivo geral .................................................................................................... 11
1.2 Objetivos específicos........................................................................................ 11
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................ 12
2.1 Sustentabilidade ................................................................................................ 12
2.2 Consumo de energia na construção civil ........................................................ 14
2.3 Construções Sustentáveis ............................................................................... 15
2.4 Eficiência energética ......................................................................................... 18
2.5 Coletor de tubo a vácuo .................................................................................... 19
2.6 Classificação segundo o Manual RTQ-R ......................................................... 20
2.6.1 Sistema de aquecimento solar ......................................................................... 23
2.6.1.1 Pré-requisitos do sistema de aquecimento de água ...................................... 23
2.6.2 Dimensionamento do sistema de aquecimento solar de água ......................... 25
2.6.2.1 Cálculo do volume do sistema de armazenamento (������)....................... 25
2.6.2.2 Cálculo da demanda de energia útil (DEmês) ................................................. 25
2.6.3 Cálculo da produção energética da instalação ................................................. 26
2.6.3.1 Cálculo da radiação incidente sobre as superfícies do coletor (EImês) ........... 26
2.6.3.2 Cálculo do parâmetro �1 ............................................................................... 26
2.6.3.3 Cálculo do parâmetro �2 ............................................................................... 27
2.6.3.4 Cálculo da fração solar mensal (ƒ) ................................................................ 29
2.6.3.5 Cálculo da energia útil mensal coletada (��ê ) ......................................... 29
2.6.3.6 Cálculo da fração anual (�) ........................................................................... 29
2.6.4 Procedimento para determinação da eficiência ................................................ 30
3 EXEMPLO DE CÁLCULO ................................................................. 30
3.1 Dimensionamento do sistema de aquecimento solar de água ..................... 31
9
3.1.1 Cálculo da demanda de energia útil mês a mês (DEmês) .................................. 31
3.2 Cálculo da produção energética da instalação .............................................. 32
CONCLUSÃO ...................................................................................... 37
REFERÊNCIAS .................................................................................... 38
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INTRODUÇÃO
No Brasil com a crise energética de 2001, certos hábitos tiveram que ser
quebrados para se evitar o tão temido apagão, o mais conhecido foi à troca das
lâmpadas incandescentes pelas fluorescentes com eficiência energética muito
superior, ficando claro que esta estratégia não seria só de aumentar a oferta de
energia como também o da redução da demanda específica para realização de
serviços.
Após as crescentes crises e aumentos dos custos dos combustíveis fósseis
seja do ponto de vista econômico, ambiental e social fica claro que se pode alcançar
os mesmos resultados com menores custos, adaptar práticas de eficiência energética
se torna economicamente viável se analisado os custos para adquirir a energia que
seria consumida.
Do ponto de vista ambiental fica evidente ao analisar as mudanças climáticas
decorrentes do aquecimento global em grande parte decorrentes do grande consumo
de combustíveis fósseis. Segundo a Agência Internacional de Energia (IEA) (2013),
estima-se que a eficiência energética pode contribuir com quase 50% da mitigação de
emissão de gases de efeito estufa.
Eficiência energética consiste em obter o melhor desempenho na produção de
um serviço com o menor gasto de energia. Não se trata da redução da produção, mas
sim da redução do consumo de energia. Do ponto de vista da construção civil, um
edifício é considerado mais eficiente do que outro se “oferece as mesmas condições
ambientais com menor consumo de energia”. (LAMBERTS et al, 2004, p. 14).
O Ministério do Meio Ambiente (MMA) e o Conselho Internacional da
Construção (CIB) reconhecem o setor de construção civil como de papel fundamental
para o desenvolvimento sustentável, sendo que o CIB aponta a indústria da
construção como o setor de atividades humanas que mais consome recursos naturais
e utiliza energia de forma intensiva, gerando consideráveis impactos ambientais.
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1 OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GERAL
Este trabalho tem como objetivo aplicar o método prescritivo de avaliação do
sistema de aquecimento de água presente no Manual de etiquetagem de eficiência
energética de residências (RTQ-R), a um estudo de caso em uma residência
unifamiliar.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
a) Revisar os conceitos de sustentabilidade proposto por Sachs (2001);
b) Revisar os conceitos de eficiência energética baseados nas normas
brasileiras;
c) Verificar Consumo de energia na construção civil.
d) Apresentar o método prescritivo de avaliação do sistema de
aquecimento de água presente no RTQ-R;
e) Verificar a aplicabilidade do método prescritivo de avaliação do sistema
de aquecimento de água presente no RTQ-R, para uma residência
unifamiliar do município de Santa Maria, RS.
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 SUSTENTABILIDADE
Segundo World Commission for Economic Development (WCED) (1987),
desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento que atende as necessidades do
presente sem comprometer a disponibilidade de gerações futuras atenderem suas
próprias necessidades.
Sachs (2001, p.37), apresenta cinco dimensões para o desenvolvimento
sustentável, são eles:
1) Social;
2) Econômica;
3) Ecológica;
4) Espacial;
5) Cultural.
Segundo Global Reporting Initiative(GRI) (2002) (apud Gomes,2005), a
dimensão econômica trata dos impactos das organizações sobre a dimensões
econômicas de seus stakeholders, abordando todos aspectos das relações
econômicas da organização a níveis locais e globais.
Sachs (2001) apud Colaço (2008) define a sustentabilidade cultural como a
procura por raízes endógenas de processos de modernização e de sistemas agrícola
integrados, que facilitem a geração de soluções específicas para o local, o
ecossistema, a cultura e área.
Para a dimensão ambiental Pearce e Turner (apud Gomes,2005), definem que
a sustentabilidade dos recursos naturais renováveis requer que a taxa de consumo
não exceda a taxa de regeneração, assim como a geração de resíduos em
determinado local não ultrapasse sua capacidade de tratamento desses resíduos.
Tratando-se de recursos não renováveis, são necessários determinar sua taxa ótima
de utilização e buscar medidas alternativas ou compensatórias à redução de seu
estoque, como a substituição por recursos renováveis.
Segundo Sachs (2001) apud Colaço (2008), a sustentabilidade social é a
criação de um processo de desenvolvimento sustentado por uma civilização com
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maior equidade na distribuição de renda e de bens, de modo a reduzir a diferença
entre os padrões de vida de grupos sociais.
Segundo Sachs (2001) apud Colaço (2008), define a sustentabilidade espacial
sendo dirigida para obtenção de uma configuração e distribuição tipo rural e urbana
mais equilibrada e uma melhor e mais planejada distribuição geográfica dos grupos
sociais, do patrimônio a edificar e da localização das novas atividades econômicas.
Neste contexto, não restam dúvidas quanto ao papel do setor da construção
civil é fundamental para o desenvolvimento sustentável. O CIB aponta a construção
como o setor de atividade que mais consome recursos naturais e utiliza energia, além
de impactos relacionados à geração de resíduos.
Visando minimizar estes e outros impactos surgem o paradigma da construção
sustentável que é definida pela Agenda 21 como: "um processo holístico que aspira a
restauração e manutenção da harmonia entre os ambientes natural e construído, e a
criação de assentamentos que afirmem a dignidade humana e encorajem a equidade
econômica". O contexto do desenvolvimento sustentável, transcende a
sustentabilidade ambiental e contempla a sustentabilidade econômica e social.
A Agenda 21, documento com 2500 recomendações para implantar estratégias
para a conservação do planeta e estabelecer metas para a exploração sustentável do
patrimônio natural, sem impedir o desenvolvimento de nenhum país, deu origem ao
Protocolo de Kyoto (GUSTAVSEN, 2007, p. 1).
O Protocolo de Kyoto é um acordo internacional para reduzir as emissões de
gases do efeito estufa dos países industrializados e garantir um modelo de
desenvolvimento limpo aos países em desenvolvimento. O documento prevê que
entre 2008 e 2012, os países desenvolvidos reduzam suas emissões de gases que
contribuem com o efeito estufa em 5,2% em relação aos níveis medidos em 1990.
O tratado foi estabelecido em 1997 em Kyoto, Japão, e assinado por 84 países,
destes, cerca de 30 já o transformaram em lei. O pacto entrará em vigor depois que
isso acontecer em pelo menos 55 países. Para os países da União Europeia, foi
estabelecida a redução de 8%, para os Estados Unidos, 7% e, para o Japão, de 6%.
Os Estados Unidos, país que mais emite gases estufa, se retiraram do acordo em
2001.
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2.2 CONSUMO DE ENERGIA NA CONSTRUÇÃO CIVIL
A energia é fundamental para o desenvolvimento humano porem seu uso
irresponsável e indiscriminado também geram consequências irreversíveis ao meio
ambiente, modificando ecossistemas principalmente pelas emissões de gases de
efeito estufa, principalmente o CO2, oriundo da queima de combustíveis fósseis.
(INEE, 2001, p. 1).
Um dos grandes desafios desta geração é a ampliação da energia produzida e
da melhora na eficiência do uso final de nossos recursos energéticos, e a substituição
de energias fósseis por renováveis são de extrema importância. (ROIG et al, 2009, p.
2).
Os altos consumos do setor de edificações levaram países desenvolvidos a
elaborar normas de eficiência energética em edificações. Na Europa, diretrizes
relativas ao desempenho energético dos edifícios foram aprovadas para
implementação em 2006. Pretende-se, com isso atingir a meta de redução de 8% das
emissões dos gases causadores do efeito estufa no período entre 2008 e 2012,
conforme tratado no Protocolo de Kyoto. (GOULART; LAMBERTS,2005a, p. 30).
No Brasil, o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL)
lançou o Selo de Eficiência Energética, que pode ser usado como comparativo entre
diversos equipamentos eletrodomésticos, a etiqueta de cores facilita e muito a
comparação na hora do consumidor escolher um produto mais eficiente, demonstrado
na Figura 1.
Figura 1- Selo de Eficiência Energética
Fonte:www.mme.gov.br/documents/10584/1985241/Livro%20-%20Efici%C3%AAncia%20Energ%C3%A9tica%20na%20Arquitetura.pd
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Segundo Lamberts et al (2007, p. 31) o Brasil assim como demais países
subdesenvolvidos não está entre os maiores consumidores de energia elétrica, porém
seu consumo tem crescido de forma muito significativa nos últimos anos.
As energias brasileiras provem basicamente das seguintes fontes: hidráulica,
gás, petróleo, lenha, nuclear. O total ofertado de energia elétrica em 2011 foi de
531,76 TWh, sendo que 428,33 TWh vieram de geração hidrelétrica, equivalentes a
80,5% do total. Sendo que do total do consumido de energia elétrica no Brasil em
2011 as edificações representaram 46,7 (224,20 TWh), as residências com 23,3% do
total nacional (111,97 TWh), setor comercial com 15,4% do total (74,05 TWh) e o setor
público 8,0 % do total (38,17). (EPE, 2012, p. 1).
Reconhecido o grande consumo de energia elétrica do setor, algumas
mudanças de paradigmas no setor da construção civil, investir em soluções no sentido
da eficiência energética, sustentabilidade e redução até mesmo do consumo de
energia podem gerar um grande impacto.
O uso de equipamentos que geram energias limpas como o gerador
fotovoltaico, gerador eólico e aquecedor solar podem gerar tanta energia a ponto de
nossas edificações passarem de consumidoras para geradoras de energia. Está
energia sobressalente a usada nas edificações pode ser armazenada em outros
produtos ou injetadas na rede.
2.3 CONSTRUÇÕES SUSTENTÁVEIS
Segundo Valério Gomes Neto (2008), conselheiro do CBCS (Conselho
Brasileiro de Construção Sustentável), uma edificação sustentável é aquela que
quantifica os impactos que causa ao meio ambiente e à saúde humana, empregando
todas as tecnologias disponíveis para mitigá-los.
É um edifício que consome menos energia, água e outros recursos naturais, considera o ciclo de vida dos materiais utilizados e o da edificação desde o seu projeto, passando pela construção, operação e manutenção, até o esgotamento da sua destinação original. (NETO, 2008, p. 1).
Para Araújo (2005, p. 1), construção sustentável é um sistema construtivo que
promove alterações conscientes no meio ambiente, de forma a atender as
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necessidades das construções e do homem moderno, preservando o meio ambiente
e os recursos naturais, garantindo qualidade de vida para as gerações atuais e futuras.
O conceito de construção sustentável baseia-se no desenvolvimento de
modelos que proponham soluções aos problemas ambientais, sem renunciar a
tecnologia e as necessidades dos usuários, com uso de materiais e recursos naturais
regionais com baixo dispêndio de energia para extração e transformação, bem como
a integração do material e projeto com as características geográficas, regionais e
locais, como se pode observar na Figura 2 (ARAÚJO, 2005, p.1).
Para Araújo (2005, p. 1) os passos para construção sustentável são:
a) Planejamento do ciclo de vida da edificação: estudo do impacto
ambiental, aplicando critérios de sustentabilidade como gestão de
resíduos, consumo de energia para manutenção e reforma;
b) Aproveitamento dos recursos naturais: iluminação natural, conforto
térmico e acústico, formação e interferências no clima e microclima;
c) Eficiência energética: racionalização no uso de energia pública fornecida
e, quando possível, aproveitamento de fontes de energia renováveis,
como eólica e solar, uso de dispositivos para conservação de energia;
d) Gestão e economia da água: uso de sistemas e tecnologias que
permitam redução no consumo da água; uso de tecnologias que
permitam o reuso e recirculação da água utilizada na habitação (fins não
potáveis), aproveitamento de parte da água de chuva para fins não
potáveis e até potáveis (dependendo da região e do tratamento
aplicado);
e) Gestão dos resíduos na edificação: criação de áreas para coleta seletiva
do lixo, destinação e reciclagem;
f) Qualidade do ar e do ambiente interior: criação de um ambiente
saudável, respirante, não selado/plastificado, isenta de poluentes (como
partículas em suspensão, COVs/compostos orgânicos voláteis), com
uso de materiais biocompatíveis, naturais e/ou que não liberem
substâncias voláteis;
g) Conforto temor-acústico: uso se precisa for, de tecnologias eco
inteligentes para regular a temperatura, som e umidade relativa do ar
adequada;
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h) Uso racional de materiais não uso ou redução no uso de materiais
condenados na Construção Sustentável, como PVC, amianto, chumbo e
alumínio, dentre outros. Preferir o uso de eco produtos e tecnologias
sustentáveis para todas as instâncias da obra;
i) O modelo de construção sustentável propõe a redução e otimização do
consumo de matérias e energia, reduzir resíduos gerados, preservação
do ambiente natural e na melhoria da qualidade do ambiente construído.
Figura 2 - Sustentabilidade na construção Civil
Fonte:http://www.obra24horas.com.br/materias/tecnologia-e-sustentabilidade/sustentabilidade-ganha-ca da-vez-mais-relevancia-na-construcao-civil
No âmbito urbano, recomenda-se a adaptação topografia local, preservação de
espécies nativas, preservação de caminhos que privilegiem o transporte público e de
pedestre.
Nas edificações é essencial a adequação ao clima local, aproveitando a
ventilação, iluminação e aquecimento natural. A escolha de materiais disponíveis no
local, pouco processados e potencialmente recicláveis minimizam o consumo de
energia e o impacto no meio ambiente.
O uso de equipamentos que geram energias limpas como o gerador
fotovoltaico, gerador eólico e aquecedor solar podem gerar tanta energia a ponto de
nossas edificações passarem de consumidoras para geradoras de energia, está
energia sobressalente a usada nas edificações pode ser armazenada em outros
produtos ou injetadas na rede.
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2.4 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Após as crescentes crises e aumentos dos custos dos combustíveis fósseis
seja do ponto de vista econômico, ambiental e social fica claro que pudesse alcançar
os mesmos serviços com menores custos, adaptar práticas de eficiência energética
se torna economicamente viável se analisado os custos para adquirir a energia que
seria consumida.
No Brasil após 16 anos do racionamento de energia em 2001 ainda é
preocupante a situação energética, sendo o setor da construção civil um dos que mais
demandam o uso de energia no país, utilizando quase metade do total de energia
elétrica produzida é essencial o setor aumentar a eficiência durante e após a obra.
Eficiência energética pode ser entendida como um atributo inerente à
edificação representante de seu potencial em possibilitar conforto térmico, visual e
acústico aos usuários com baixo consumo de energia. Portanto um edifício é mais
eficiente energeticamente quando proporciona as mesmas condições. (LAMBERTS et
al, 2007, p. 3).
O Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica lança o programa
Procel Edifica, com o objetivo de promover condições para o uso eficiente da
eletricidade em edificações, demonstrado na Figura 3.
Segundo Lamberts (2007) a etiquetagem é voluntária e por isso apenas as
empresas mais preocupadas com o tema tem buscado a certificação para suas obras,
porem a crise que passamos é um ótimo momento para ampliar a informação sobre a
etiquetagem e buscar a compulsoriedade em médio prazo. O Governo aprovou a IN02
de 2014 que tornou a etiquetagem obrigatória para edifícios públicos federais (em
nível A) e deveria fazer o mesmo para os novos edifícios comerciais para que quem
compre ou aluga uma sala saiba o potencial de eficiência que o edifício tem.
Segundo Marcos Novaes, presidente da Cooperativa da Construção Civil do
Ceará (COOPERCON), o tema eficiência energética está diretamente conectado a
sustentabilidade, que mantém três pilares: o ambiental, o econômico e o social.
A construção civil vem se moldando ao longo dos anos para cada vez mais agredir menos o meio ambiente, trazer empreendimentos cada vez mais agradáveis para a sociedade, assim como contextualizados no ambiente no qual estão envoltos e, o que pesa bastante, que seja economicamente viável para o construtor e cliente. (NOVAES, 2014, p. 1).
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Figura 3- Selos de Eficiência Energética
Fonte: 3ª Edição do Livro Eficiência Energética na Arquitetura
O conceito de construção sustentável está amadurecendo e se consolidando
no mercado. Diante do panorama de crise energética e econômica, a indústria investe
em novas medidas e tecnologias para trabalhar com o conceito de eficiência
energética.
2.5 COLETOR DE TUBOS A VÁCUO
Coletor de tubo a vácuo são caracterizados por um isolamento térmico a vácuo
que minimiza possíveis perdas de calor e seu formato faz com que a incidência de
raios solares seja sempre perpendicular à superfície do coletor, o que reduz perdas
por reflexão e maximiza a quantidade total de radiação solar absorvida (HOME
ENERGY METERING).
Os aquecedores com coletores de tubos a vácuo são ainda pouco conhecidos
no Brasil, porém são muito usados na China e na Europa, por sua maior capacidade
de permitir o aquecimento mesmo em dias nublados e em climas em que a
temperatura ambiente é baixa, quando comparados com os coletores planos
(GOERCK, 2008).
20
No coletor a água tem contato direto com a superfície absorvedora de radiação
solar, que é o tubo de vidro interno. A parte externa deste tubo é revestida
externamente por três camadas que absorvem e convertem a radiação solar e luz
infravermelha em calor, com reduzidas emissões para o meio externo
O coletor solar de tubos a vácuo tipo all-glass (Figura 4) consiste em dois tubos
de vidro boro-silicato concêntricos, com suas extremidades inferiores fechadas e suas
bordas das pontas abertas dos tubos são seladas entre si e é feito vácuo no espaço
anelar entre os tubos. Geralmente o coletor é composto por uma bateria de 15 a 40
tubos que é conectada diretamente a um reservatório térmico horizontal, com a água
circulando neste sistema por termos sifão. Sua limitação é que só pode ser utilizado
para um sistema de baixa pressão (BUDIHARDJO, 2009).
Figura 4- Tubos a vácuo tipo all-glass
Fonte: http://www.newhome.com.br/HTMLs/Ekohome/Solar/T%C3%A9rmico/ColetorTubVac.htm
2.6 CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O MANUAL RTQ-R
A etiquetagem é voluntária e tem como objetivo melhorar o nível de eficiência
energética nas residências por meio de verificação de parâmetros referenciais. O
Regulamento Técnico da Qualidade para Edificações Residenciais (RTQ-R) analisa a
envoltória e o aquecimento de água. A iluminação natural, iluminação artificial,
condicionamento ambiental, uso de eletrodomésticos eficientes e uso racional da água
são considerados como bonificações.
O Regulamento classifica de acordo com sua eficiência de “A” a “E”. Sendo “A”
a classe mais eficiente e “E” a classe menos eficiente. A avaliação do edifício pode
ser de forma completa, analisando todos os parâmetros citados; ou parcial, analisando
de forma separada a envoltória, ou a envoltória junto com a iluminação ou ainda a
envoltória junto com o condicionamento de ar. A Figura 4 mostra a etiqueta do edifício
21
completo com a classificação final e as classificações dos sistemas de forma
individual.
A classificação do nível de eficiência de unidades habitacionais autônomas
(UHs) é o resultado da distribuição dos pesos utilizando a Equação 1, utilizando os
coeficientes da tabela 1.
���� = �� ∗ ������) + ��1 − �) ∗ ������� + !�"#"$�ç!& (1)
Onde:
����: Pontuação total do nível de eficiência da unidade habitacional autônoma;
�: Coeficiente da Tabela 1;
������: Equivalente numérico do desempenho térmico da envoltória da
unidade habitacional autônoma quando ventilada naturalmente;
������: Equivalente numérico do sistema de aquecimento de água;
!�"#"$�çõ& : Pontuação atribuída a iniciativas que aumentem a eficiência da
edificação.
Tabela 1-Valor dos coeficientes por região
Coeficiente Região Geográfica
Norte Nordeste Centro-Oeste Sudeste Sul
a 0,95 0,9 0,65 0,65 0,65
Fonte: Adaptado de RTQ-R.
Os equivalentes numéricos para os níveis de eficiência de cada requisito são
obtidos na tabela 2.
Tabela 2-Equivalentes numéricos para os níveis de eficiência de cada requisito
Nível de Eficiência EqNum
A 5 B 4 C 3 D 2 E 1 Fonte: Adaptado de RTQ-R.
A classificação final da edificação e itens com classificação em escala tem seu
nível de eficiência obtido por meio da tabela 3 do RTQ-R.
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Tabela 3-Classificação em escala
Fonte: Adaptado de RTQ-R.
A avaliação do edifício pode ser de forma completa, analisando todos os
parâmetros citados ou parcial, analisando de forma separada a envoltória e o sistema
de aquecimento de água. A Figura 5 mostra a etiqueta do edifício completo com a
classificação final e as classificações dos sistemas de forma individual.
Figura 5 - Etiqueta Nacional de Conservação de energia (ENCE)
Fonte:http://extra.globo.com/casa/novo-selo-procel-atesta-imovel-eficiente-3219635.html
Pontuação (PT) Nível de Eficiência PT ≥ 4,5 A
3,5 ≤ PT < 4,5 B 2,5 ≤ PT < 3,5 C 1,5 ≤ PT < 2,5 D
PT < 1,5 E
23
2.6.1 Sistema de aquecimento solar
O sistema busca proporcionar correto dimensionamento e instalação, com o
objetivo de que o sistema seja o mais eficiente possível de acordo com a localidade e
disponibilidade de radiação solar. Um sistema de aquecimento solar bem projetado e
bem executado fornece água quente em quantidade suficiente, de modo contínuo e
na temperatura adequada, proporcionado nível adequado de conforto ao usuário e
racionalizando o consumo de energia.
Neste item será descrito o método de avaliação da eficiência dos sistemas de
aquecimento solar de água proposto no RTQ-R.
2.6.1.1 Pré-requisitos do sistema de aquecimento de água
As tubulações devem ser apropriadas para a função de conduzir água quente
e atender as normas técnicas destas instalações.
Como pré-requisito para os níveis A e B, o projeto de instalações hidros
sanitárias deve possuir isolamento térmico com espessura mínima, em centímetros
(cm), determinada pela tabela 4, de acordo com o diâmetro nominal da tubulação. Nas
tubulações não metálicas para água quente, a espessura mínima do isolamento deve
ser de 1,0 cm, para qualquer diâmetro nominal de tubulação, com condutividade
térmica entre 0,032 e 0,040 [W/(m.K)].
Tabela 4 - Espessura mínima de isolamento de tubulações Temperatura da água
(°C)
Condutividade térmica
(W/mK)
Diâmetro nominal da tubulação (mm)
c < 40 c ≥ 40
T ≥ 38 0,032 a 0,040 1,0 cm 2,5 cm
Fonte: Adaptado de RTQ-R.
Para isolamentos fora da faixa estipulada na tabela 4, a espessura mínima deve
ser determinada pela equação 2.
E = r��1 + +,)
λ
λ’ − 1� (2)
Onde:
24
E: Espessura mínima de isolamento (cm);
r: Raio externo da tubulação (cm);
e: Espessura de isolamento listada na Tabela (cm);
λ: Condutividade do material alternativo à temperatura média indicada para a
temperatura da água (W/m.K);
λ’: Valor superior do intervalo de condutividade listado na Tabela X para a
temperatura da água (W/m.K).
Os coletores solares devem ser instalados com orientação e ângulo de
inclinação conforme especificações, manual de instalação e projeto. Sendo a
orientação ideal dos coletores voltada para o Norte Geográfico com desvio máximo
de até 30º desta direção, quando no hemisfério sul, a inclinação ideal é a da latitude
acrescida de 10º.
Para o sistema de aquecimento solar receber o selo A ou B os coletores solares
para aquecimento de água devem possuir ENCE A, B ou Selo Procel ou a edificação
recebera no máximo ENCE C (EqNum= 3).
Figura 6 - Orientação do coletor solar
Fonte: LABCON EA UFMG
Os reservatórios devem possuir Selo Procel, o reservatório de água quente
deve ter isolamento térmico adequado e capacidade de armazenamento mínimo
compatível com o dimensionamento proposto.
O volume do sistema de armazenamento entre 40 e 50 litros/m² de coletor ou
superior a 150 litros/m² de coletor recebe nível máximo D (EqNum= 2).
Sistemas com volume armazenado inferior a 40 litros/m² de coletor recebe nível
máximo E (EqNum= 1).
25
2.6.2 Dimensionamento do sistema de aquecimento solar de água
2.6.2.1 Cálculo do volume do sistema de armazenamento (�.,/.0)
Para o cálculo do volume de armazenamento do sistema de aquecimento solar
é recomendado o uso da Equação 3:
�.,/.0 = 12345673∗�8234567398:7;<=4>=)�8:?7:@98:7;<=4>=)
(3)
Onde:
�./ABCDEC: Temperatura ambiente média anual do ar externo do local de
instalação (ºC);
�.,/.0: Temperatura de armazenamento da água (ºC);
�FGDHI/G: Temperatura de consumo de utilização (ºC). Devem ser adotados no
mínimo 40 ºC regiões Norte e Nordeste pode-se adotar 38 ºC;
�.,/.0: Volume de armazenamento do sistema de aquecimento solar (litros);
�FGDHI/G: Volume de consumo diário de água a ser aquecida (litros/dia). Deve-
se considerar no mínimo 50 litros/pessoa/dia e a existência de duas pessoas por
dormitório social e uma pessoa por dormitório de dependências de serviço podendo
ser adotado um fator de ocupação edificações multifamiliares conforme a tabela 5.
Tabela 5 - Fator de ocupação
Número de UHs Fator de Ocupação
Até 9 UHs 1 De 10 a 19 UHs 0,9
De 20 a 39 UHs 0,8 Acima de 40 UHs 0,7
Fonte: Adaptado de RTQ-R.
2.6.2.2 Cálculo da demanda de energia útil (DEmês)
Para calcular a demanda de energia útil é considerado os valores de radiação
solar mês a mês, de acordo com a equação 4.
�/êH = JFGDHI/G ∗ � ∗ ��FGDHI/G −�KL) ∗ 1,16 ∗ 109P (4)
26
Onde:
�/êH: Demanda de energia (kWh/mês);
�: Número de dias do mês considerado (dias/mês);
JFGDHI/G: Consumo diário de água quente à temperatura de referência
(litros/dia);
�KL: Temperatura da água fria da rede (ºC);
�FGDHI/G: Temperatura utilizada para a quantificação do consumo de água
quente (ºC).
2.6.3 Cálculo da produção energética da instalação
Neste item será calculada a produção energética da instalação solar pela
determinação da fração solar anual.
2.6.3.1 Cálculo da radiação incidente sobre as superfícies do coletor (EImês)
Os valores de energia incidente no coletor devem ser calculados em cada mês
do ano, através da equação 5, a radiação solar incidente no plano inclinado pode ser
consultada no site do Centro de Referência para Energia Solar e Eólica.
Q/êH = RSB. ∗ � (5)
Onde:
Q/êH: Energia solar mensal incidente sobre as superfícies dos coletores
[kWh/(m².mês)];
RSB.: Radiação solar incidente no plano inclinado [kWh/(m².dia)], obtida em
mapas solarimétricos, variável em função da região;
�: Número de dias do mês.
2.6.3.2 Cálculo do parâmetro �T
O cálculo do parâmetro D1, segundo a equação 6:
�T = UK7ê5VU7ê5
(6)
27
Onde:
�/êH: Demanda de energia (kWh/mês);
�/êH: Energia solar mensal absorvida pelos coletores (kWh/mês).
A equação da energia solar mensal absorvida (�/êH) pode ser calculada
através da equação 7.
�/êH =WF ∗ �XY�τα) ∗ Q/êH (7)
Onde:
WF: Superfície de absorção do coletor (m²);
Q/êH: Energia solar mensal incidente sobre as superfícies dos coletores
[kWh/(m².mês)];
�XY�τα): Fator adimensional.
A equação do fator adimensional (�XY�τα)) apresentasse conforme a equação
8:
�XY�τα) = �Y�τα)D ∗ Z�τα)�τα)4
[ ∗ L\]L]
(8)
Onde:
�Y�τα)D: Fator de eficiência óptica do coletor, obtido nas tabelas do PBE para
coletores solares;
�τα)�τα)4
: Modificador do ângulo de incidência (na ausência desta informação
recomenda-se adotar 0,96 para coletores com cobertura de vidro);
L\]L]
: Fator de correção do conjunto coletor/trocador (na ausência desta
informação recomenda-se adotar 0,95).
2.6.3.3 Cálculo do parâmetro �^
O cálculo do parâmetro D2 pode ser obtido pela Equação 9.
�^ = U_7ê5VU7ê5
(9)
28
Para o cálculo da energia solar mensal não aproveitada pelos coletores
(�/êH)utiliza-se a equação 10.
�/êH = WF ∗ �XY�` ∗ �100 − �Kab) ∗ c� ∗ dT ∗ d^ (10)
Onde:
�/êH: energia solar mensal não aproveitada pelos coletores (kWh/mês);
WF: superfície do coletor solar (m²);
�XY�`: fator, em [kW/(m².K)].
O fator de perda (�XY�`) pode ser calculado usando-se a equação 11.
�XY�` =�Y�` ∗ L\]L]∗ 109P (11)
Onde:
�Y�`: coeficiente global de perdas do coletor, obtido nas tabelas do PBE para
coletores solares (W/(m².K));
L\]L]
: fator de correção do conjunto coletor/trocador (na ausência desta
informação recomenda-se adotar 0,95);
�Kab: temperatura média mensal do local de instalação do coletor (°C);
c�: período de tempo considerado (horas);
dT: fator de correção para armazenamento.
O fator de correção para armazenamento é calculado pela equação 12:
dT = � 1ef9g2
)9h,^f (12)
Onde:
�: volume de acumulação solar (litros);
O fator de correção (d^) para o sistema de aquecimento solar que relaciona as
diferentes temperaturas é calculado pela equação 13.
29
d^ = �TT,ijT,Tk8lmjP,ki8ln9^,P^8lop)Thh98lop
)9h,^f (13)
Onde:
K2: fator de correção para o sistema de aquecimento solar que relaciona as
diferentes temperaturas
�Kq : temperatura mínima admissível da água quente. Deve-se utilizar 45°C.
2.6.3.4 Cálculo da fração solar mensal (ƒ)
A fração solar mensal é obtida com a equação 14.
ƒ = 1,029�T − 0,065�^ − 0,245��T)^ +0,0018��^)^ + 0,0215��T)P (14)
2.6.3.5 Cálculo da energia útil mensal coletada (�/êH)
A energia útil mensal coletada é obtida com a equação 15.
�/êH = ƒ ∗ �/êH (15)
Onde:
�/êH: Energia útil mensal coletada (kWh/mês);
ƒ: Fração solar mensal;
�/êH: Demanda de energia (kWh/mês).
2.6.3.6 Cálculo da fração anual (�)
Utilizando a equação 16 obtém a fração anual.
� = ∑wwxU�7ê5
∑wwxVU7ê5 (16)
30
Vale ressaltar que a fração solar anual é função da área do coletora e caso a
fração solar anual obtida não seja satisfatória, os cálculos devem ser repetidos com
uma área maior até a determinada condição seja estabelecida.
2.6.4 Procedimento para determinação da eficiência
A classificação da eficiência do sistema de aquecimento solar é obtida na tabela
6, de acordo com a fração solar anual obtida.
Tabela 6 – Classificação da eficiência do sistema de aquecimento solar
Dimensionamento Classificação
Equivalente à fração solar anual mínima de 70% A
Equivalente à fração solar anual entre 60 e 69% B
Equivalente à fração solar anual entre 50 e 59% C
Equivalente à fração solar anual menor que 50% D
Fonte: Adaptado de RTQ-R.
3 EXEMPLO DE CÁLCULO
Será feito o dimensionamento de um sistema de aquecimento solar para uma
residência unifamiliar na cidade de Santa Maria no estado do Rio Grande do Sul.
Esta residência tem 2 dormitórios e foi escolhida porque é a unidade autônoma
mais comum na cidade de Santa Maria.
Figura 7– Residência exemplo
Fonte:Google Maps
31
Figura 8– Localização da residência exemplo
Fonte:Google Maps
3.1 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR DE ÁGUA
Parâmetros:
- População: duas pessoas por dormitório;
- Consumo de água quente: 50 litros por pessoa por dia;
- Conforme anexo D da NBR 15569, a temperatura média anual é de 19 °C;
- Volume de água quente consumido diariamente na residência foi considerado
em 50 litros por pessoa;
- Temperatura de consumo: 45 °C;
- Temperatura de armazenamento: 45 °C;
O cálculo do volume do reservatório do sistema foi realizado segundo a
equação 3, o volume adotado foi de 200 litros:
3.1.1 Cálculo da demanda de energia útil mês a mês (DEmês)
Parâmetros utilizados:
- Volume de armazenamento de água quente: 200 litros;
-Temperatura da água fria: variável ao longo do ano, utilizando a temperatura
ambiente menos 2 °C;
32
Temperatura de consumo: 45°C.
Na Tabela 7 são apresentados os valores médios mensais da Temperatura de
acordo com a Estação Climatológica de Santa Maria – INMET (Período 1961-1990).
Tabela 6 - Valores médios mensais Temperatura
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Anual Temperatura média mensal (º C)
24,6 24,0 22,2 18,8 16,0 12,9 13,5 14,6 16,2 18,8 21,4 22,7 18,8
Fonte: Plano diretor de Santa Maria- RS
A Tabela 8 é o resultado da demanda de energia útil (DEmês), calculada através
da equação 4, para cada mês do ano para a residência exemplo.
Tabela 7 - Resultado da demanda de energia útil mês a mês
Fonte: Autor
Está é a energia necessária para o aquecimento da água utilizada na residência
para todos os meses do ano em kWh/mês, totalizando um gasto de 2270,032 kWh/ano
para o aquecimento de água.
3.2 CÁLCULO DA PRODUÇÃO ENERGÉTICA DA INSTALAÇÃO
Para o cálculo da radiação incidente foi consultado o site da CRESEB conforme
a Tabela 9 para o cálculo do plano inclinado e usado como parâmetro de cálculo a
inclinação em que tem o maior mínimo mensal (50º N) que proporciona um melhor
aquecimento das placas no inverno.
Mês N (dias/mês)
T AF (°C)
DE mês (kWh/mês)
Jan 31 22,6 161,1008 Fev 28 22 149,408 Mar 31 20,2 178,3616 Abr 30 16,8 196,272 Mai 31 14 222,952 Jun 30 10,9 237,336 Jul 31 11,5 240,932 Ago 31 12,6 233,0208 Set 30 14,2 214,368 Out 31 16,8 202,8144 Nov 30 19,4 178,176 Dez 31 20,7 174,7656
33
A tabela 10 apresenta os resultados do cálculo da radiação incidente (EImês)
na placa mês a mês, segundo a equação 5. Esta é a radiação que a placa recebe por
metro quadrado, porem parte dela não é absorvida pelas placas.
Tabela 9- Radiação solar incidente no plano inclinado
Ângulo Inclinação Irradiação solar diária média mensal [kWh/m2.dia]
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Média Delta
Plano Horizontal 0° N 5,97 5,61 4,86 4,03 3,14 2,5 2,81 3,44 4,19 5,67 6,61 6,97 4,65 4,47
Ângulo igual a latitude
30° N 5,3 5,36 5,14 4,89 4,3 3,58 3,96 4,35 4,63 5,6 5,95 6,02 4,92 2,44
Maior média anual
24° N 5,51 5,49 5,17 4,79 4,13 3,42 3,79 4,23 4,62 5,7 6,17 6,3 4,94 2,88
Maior mínimo mensal
50° N 4,37 4,64 4,76 4,9 4,57 3,89 4,26 4,46 4,42 4,94 4,93 4,84 4,58 1,06
Fonte: http://www.cresesb.cepel.br/index.php?section=sundata&
Tabela 10 – Resultados do cálculo da radiação incidente
Mês N (dias/mês) Hdia (kWh/(m²xdia)) EI mês (kWh/m²)
Jan 31 4,37 135,47 Fev 28 4,64 129,92 Mar 31 4,76 147,56 Abr 30 4,9 147 Mai 31 4,57 141,67 Jun 30 3,89 116,7 Jul 31 4,26 132,06 Ago 31 4,46 138,26 Set 30 4,42 132,6 Out 31 4,94 153,14 Nov 30 4,93 147,9 Dez 31 4,58 141,98
Fonte: Adaptado : Adaptado de RTQ-R.
Para o cálculo do parâmetro D1 foi escolhido como coletor o modelo 30 EP da
Aecosol. Este coletor foi escolhido em função de ter um desempenho adequado se
analisado a radiação solar no mês com maior mínimo.
Na Tabela 15 é apresentado a classificação do sistema para cada um dos
coletores.
Os parâmetros utilizados de acordo com o PBE, que constam na tabela de
eficiência energética de coletores solares térmicos, são os seguintes:
- Modelo de coletor: Aecosol 30 EP;
- Superfície coletora de 3,15 metros quadrados;
34
- Fator de eficiência óptica do coletor (�Y�τα)D ): 0,562 para o coletor;
- Modificador de ângulo de incidência (�τα)�τα)4
): 0,96 adotado conforme
recomendação do RTQ-R;
- Fator de correção para conjunto coletor trocador (L\]L]
): 0,95 adotado conforme
recomendação do RTQ-R.
�XY�τα) = 0,562 ∗ 0,96 ∗ 0,95 = 0,5125
A tabela 11 apresenta o cálculo do parâmetro �T, calculado mês a mês conforme equação 6.
Tabela 11 - Resultados do cálculo do parâmetro �T
Mês DE mês (kWh/mês) EI mês (kWh/m²) EA mês (kWh/mês) D1
Jan 161,1008 135,47 218,7181574 1,3576478
Fev 149,408 129,92 209,7576069 1,4039248
Mar 178,3616 147,56 238,2376268 1,3357002
Abr 196,272 147 237,3334992 1,2092071
Mai 222,952 141,67 228,7281417 1,0259075
Jun 237,336 116,7 188,4137371 0,7938691
Jul 240,932 132,06 213,212666 0,8849495
Ago 233,0208 138,26 223,2226503 0,9579516
Set 214,368 132,6 214,0845034 0,9986775
Out 202,8144 153,14 247,2466127 1,2190781
Nov 178,176 147,9 238,7865614 1,3401724
Dez 174,7656 141,98 229,2286409 1,3116347
Fonte: Adaptado de RTQ-R.
Cálculo do parâmetro �^ (Tabela 12), conforme equação 9:
- Para o cálculo do parâmetro �^foi utilizado o coeficiente global de perdas do
coletor (�Y�`), obtido na tabela de eficiência energética de coletores solares térmicos
do PBE é de 2,184 (W/(m².K));
- Fator de correlação para o conjunto coletor/trocador (L\]L]
): 0,95;
- O fator de perda calculado (�XY�`) é de 0,002075;
- O fator de correção para armazenamento (K1) é de 0,774193.
35
Tabela 12 - Resultados do cálculo do parâmetro �^
Mês DE mês (kWh/mês)
T AMB (°C)
T AF (°C)
∆t (horas) K1 K2 EP mês (kWh) D2
Jan 161,1008 24,6 22,6 744 1,0425 1,25814 480,891 2,2167 Fev 149,408 24 22 672 1,0425 1,23605 430,12 2,1378 Mar 178,3616 22,2 20,2 744 1,0425 1,17182 462,15 1,9241 Abr 196,272 18,8 16,8 720 1,0425 1,05827 421,5603 1,5950
Mai 222,952 16 14 744 1,0425 0,97166 413,7536 1,3781
Jun 237,336 12,9 10,9 720 1,0425 0,88227 376,9867 1,1795
Jul 240,932 13,5 11,5 744 1,0425 0,89907 394,2369 1,2151
Ago 233,0208 14,6 12,6 744 1,0425 0,93049 402,8242 1,2837
Set 214,368 16,2 14,2 720 1,0425 0,97766 401,9177 1,3923
Out 202,8144 18,8 16,8 744 1,0425 1,05827 435,6123 1,5950
Nov 178,176 21,4 19,4 720 1,0425 1,14422 441,2029 1,8388
Dez 174,7656 22,7 20,7 744 1,0425 1,18936 466,0583 1,9803 Fonte: Adaptado de RTQ-R.
A tabela 13 apresenta os resultados do cálculo da fração solar (f) mês a mês
conforme equação 14.
Tabela 13 - Resultados do cálculo da fração solar
Mês D1 D2 f Jan 1,357647866 2,985032 0,821248 Fev 1,40392487 2,878845 0,849029 Mar 1,335700211 2,591112 0,83223 Abr 1,209207117 2,147837 0,792748 Mai 1,025907557 1,855797 0,706587 Jun 0,793869186 1,588409 0,574537 Jul 0,884949554 1,636299 0,632105 Ago 0,957951609 1,728705 0,672816 Set 0,998677524 1,874896 0,689161 Out 1,219078195 2,147837 0,797971 Nov 1,340172422 2,476219 0,840836 Dez 1,311634789 2,666762 0,816154
Fonte: Adaptado de RTQ-R.
A tabela 14 apresenta o resultado dos cálculos da energia útil mensal coletada,
conforme equação 15.
36
Tabela 14 - Resultados do cálculo da energia útil mensal
Mês DE mês (kWh/mês) EU mês (kWh) f Jan 161,1008 132,3037 0,821248 Fev 149,408 126,8517 0,849029 Mar 178,3616 148,4378 0,83223 Abr 196,272 155,5942 0,792748 Mai 222,952 157,5349 0,706587 Jun 237,336 136,3584 0,574537 Jul 240,932 152,2943 0,632105 Ago 233,0208 156,7802 0,672816 Set 214,368 147,734 0,689161 Out 202,8144 161,84 0,797971 Nov 178,176 149,8168 0,840836 Dez 174,7656 142,6357 0,816154 Total 2389,5072 132,3037 0,73998
Fonte: Adaptado de RTQ-R.
Com base nos resultados a fração anual é de 73%
Conferindo o valor de volume armazenado por metro quadrado de coletor
verifica-se que o sistema de armazenamento de água quente tem 63,5 litros por metro
quadrado, conforme o RTQ-R para o exemplo em questão obtém a classificação
ENCE A.
A tabela 15 apresenta a classificação do sistema de aquecimento solar para o
exemplo em função da placa coletora.
Tabela 15–Classificação do exemplo proposto em função do coletor
Empresa Modelo Área coletora
Classificação do coletor
Fração do
sistema
Volume armazenado/área
do coletor
Classificação do
sistema Aecosol MS Aecosol 270 BP 3,164 A 1,0136 63,211125 A Aecosol MS Aecosol 30 BP 2,786 A 0,5856 71,787509 C Aecosol MS Aecosol 30 EP 3,150 A 0,7399 63,492063 A Aecosol MS Aecosol 40 EP 5,509 C 0,9792 36,304229 E Aecosol MS Aecosol 50 EP 6,919 C 1,0427 28,905911 E Eco ECO-MD-10 1,4120 A 0,3569 141,64306 D Eco ECO-ESP-15 4,1240 C 0,8635 48,496605 D Eco ECO-MD-15 2,1240 B 0,4872 94,161959 D Eco ECO-MD-20 2,8600 B 0,5954 69,93007 C Eco ECO-AP-10 1,6040 B 0,3854 124,68828 D Eco ECO-AP-15 2,4250 B 0,5349 82,474227 C Eco ECO-AP-20 3,0890 B 0,6366 64,745872 B Eco ECO-270 3,164 A 1,0136 63,211125 A Stange e Cia Solar vac 40 tubos EP 5,0900 C 0,9507 39,292731 E Stange e Cia Solar vac 50 tubos EP 6,9020 C 1,0422 28,977108 E Stange e Cia Solar vac 20 tubos EP 3,0890 B 0,6366 64,745872 B Stange e Cia Solar vac 15 tubos EP 2,4250 B 0,5349 82,474227 C Stange e Cia Solar vac 20 tubos BP 2,8360 B 0,592 70,521862 C Ziegel Telhas Coletor solar BP 10 Tubos 1,6500 C 0,5912 121,21212 C Ziegel Telhas Coletor solar BP 15 Tubos 1,389 A 0,5191 143,98848 C Ziegel Telhas Coletor solar BP 20 Tubos 1,389 A 0,5191 143,98848 C Ziegel Telhas Coletor solar BP 30 Tubos 4,65 B 1,0277 43,010753 D Ziegel Telhas Coletor solar BP 60 Tubos 5,572 C 1,059 35,893754 E Ziegel Telhas Coletor solar BP 50 Tubos 5,495 C 1,0572 36,396724 E
Fonte: Autor.
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CONCLUSÃO
Entende-se que em um mundo contemporâneo onde cada vez mais os
projetistas e construtores assumem posturas e práticas comprometidas com a
sustentabilidade e toda a contribuição para atingir metas de redução do consumo de
energia em residências se torna importante e valiosa.
Este trabalho mostrou o método prescritivo de avaliação de etiquetagem da
eficiência energética do sistema de aquecimento solar de água em edificações
residenciais proposto pelo RTQ-R e o verificou em uma residência unifamiliar em
Santa Maria. Entre os aspectos e critérios analisados, destacam-se os seguintes:
volume de armazenamento, condições mínimas da tubulação de água quente,
temperaturas do local, índices solares da região, a área e o modelo de coletor
utilizado.
No método prescritivo, que simula um número limitado de casos para o cálculo
da eficiência energética do sistema, verificou-se no exemplo que para uma residência
unifamiliar com dois quartos, apenas uma placa do coletor Aecosol 30 EP de 3,15
metros quadrados de área coletora é necessária para obter a fração anual de 73% e
assim obter o índice ‘A’ da ENCE (Etiqueta Nacional de Conservação de Energia).
Entende-se que esta meta foi atingida, pois fica demonstrado que o método
prescritivo é de fácil e simples aplicabilidade em residências, se utilizado
equipamentos comerciais classificados pela PBE.
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REFERÊNCIAS
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