PROJETO E SIMULAÇÃO DE UM ESCRITÓRIO E DE UMA CASA

COM ENERGIA LÍQUIDA ZERO ( NZEB)

Paulo Otto Beyer - UFRGS

1

www.energyplus.gov

2

3

4

𝑇𝑂𝑃 =ℎ𝐶𝑡𝑏𝑠+ℎ𝑅𝑡𝑟

ℎ ≈𝑡𝑏𝑠+𝑡𝑟

2 Clo=Resitsência térmica da vestimenta

Faixa de conforto = de 19,5 à 28 °C, máximo 300 h/ano fora da faixa

5

ESCRITÓRIO COM ENERGIA LÍQUIDA ZERO Projetado por Simulação

FACHADA NORTE

6

FACHADA SUL

ESCRITÓRIO COM ENERGIA LÍQUIDA ZERO

7

8

9

10

11

CARGAS TÉRMICAS INTERNAS

PESSOAS: Quantidade: 20 Horário: Das 8h às 12h e das 14h às 18h (ou 13h às 17h) Dissipação: 120 W/pessoa EQUIPAMENTOS: Computador: 1 notebook/pessoa = 20 W/pessoa 1 Frigobar: 100 W, com condensador ventilado externamente 1 Impressora: 275 W 1 Cafeteira: 550 W 1 Micro-ondas: 900 W ILUMINAÇÃO: Lâmpadas LED (eficiência 2x fluorescente) Fração visível: 0,36 Fração infravermelha: 0,37 Fração convectiva: 0,27 Potência: 12 W/m2 Controle de Potência 12

20,5

21

21,5

22

22,5

23

23,5

24

24,5

parede levebranca

parede leveescura

parede isoladabranca

parede isoladaescura

Temperatura interna média anual (c/ resfriamento evaporativo)

SIMULAÇÃO E ESCOLHA DAS PAREDES

13

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

Hrs<19 Hrs>28,5 Hrs<19 Hrs>28,5 Hrs<19 Hrs>28,5 Hrs<19 Hrs>28,5

parede leve branca parede leve escura parede isolada branca parede isolada escura

Horas de desconforto no ano simulado

SIMULAÇÃO E ESCOLHA DAS PAREDES

14

SIMULAÇÃO E ESCOLHA DA COBERTURA

23,45

23,5

23,55

23,6

23,65

23,7

23,75

23,8

23,85

23,9

forro leve forro isolado

Temperatura interna média anual

15

SIMULAÇÃO E ESCOLHA DA COBERTURA

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Hrs<19 Hrs>28,5 Hrs<19 Hrs>28,5

forro leve forro isolado

Horas de desconforto no ano simulado

16

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

Hrs<19 Hrs>28,5 Hrs<19 Hrs>28,5

janelas vidro claro duplo janelas vidro duplo com vidro SKN

Horas de desconforto no ano simulado

SIMULAÇÃO E ESCOLHA DAS JANELAS

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Construção Constituição

Paredes

externas

Reboco (25mm) branco + tijolo (100mm) + isolamento de

poliuretano (75mm) + tijolo (100mm) + reboco (25mm)

branco

Forro externo

Impermeabilizante branco + reboco (25mm) + isolamento de

poliuretano (75mm) + concreto pesado (200mm) + reboco

(25mm) branco

Janelas Vidro SKN (9mm) + espaço de ar (13mm) + vidro claro

(3mm)

Paredes

internas

Reboco (25mm) branco + tijolo (100mm) + isolamento de

poliuretano (75mm) + tijolo (100mm) + reboco (25mm)

branco

Forro interno Concreto leve (100mm) + Espaço de ar + placa acústica

(19,1mm)

Piso externo Solo (300mm) + concreto pesado (200mm)

Tabela A.4 – Constituições Escolhidas

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Material Condutividade

térmica [W/m.K] Densidade [kg/m3]

Calor específico

[J/kg.K]

Reboco 0,72 1858 830

Tijolo 0,89 1920 790

Isolamento de

poliuretano 0,0245 24 1590

Placa acústica 0,06 368 590

Concreto

pesado 1,95 2240 900

Material Transmitância

solar

Transmitância

visível

Condutividade

térmica [W/m.K]

Vidro claro 0,84 0,90 0,9

Vidro SKN 0,24 0,52 0,9

Tabela B.1 – Propriedades dos elementos construtivos utilizados

Tabela B.2 – Propriedades dos vidros utilizados

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VENTILAÇÃO POR EFEITO DE VENTO

Se houver Vento (com velocidade máxima limitada): 1- Se o interior estiver quente e o ar exterior for mais frio que o interior, abrir automaticamente janelas com setas verdes e fechar com seta preta, através de motores; 2- Se o interior estiver frio e o ar exterior for mais quente que o interior, abrir automaticamente janelas com setas verdes e fechar com seta preta, através de motores.

20

VENTILAÇÃO POR EFEITO DE VENTO

Se Não houver Vento: 1- Se o interior estiver quente e o ar exterior for mais frio que o interior, abrir automaticamente janelas com setas verdes e fechar com seta preta, através de motores; 2- Se o interior estiver frio e o ar exterior for mais quente que o interior, abrir automaticamente janelas com setas verdes e fechar com seta preta, através de motores (Ventilação reversa).

21

Prateleiras de Luz (Light Shelves)

22

Prateleiras de Luz (Light Shelves)

23

Série1

Série4

Série7

Série10

Série13

Série16

Série19

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

2500-3000

2000-2500

1500-2000

1000-1500

500-1000

0-500

MAPA DE ILUMINAÇÃO SEM PRATELEIRAS DE LUZ

Térreo–sul, equinócio, 21/03, 15 h

24

MAPA DE ILUMINAÇÃO COM PRATELEIRAS DE LUZ

Térreo–sul, equinócio, 21/03, 15 h

Série1

Série4

Série7

Série10

Série13

Série16

Série19

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1600-1800

1400-1600

1200-1400

1000-1200

800-1000

600-800

400-600

200-400

0-200

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26

CONTROLE DA POTÊNCIA DE ILUMINAÇÃO

Uso de sensores fotoelétricos e dimmer

27

Mapa de Iluminação e Pontos de Controle

Ponto de Controle (setpoint): 500 lux

28

PAINÉIS FOTOVOLTAICOS

22 módulos Kyocera de 205 Wp, área total de 32,67 m²

29

TEMPERATURAS OPERATIVAS

30

RESFRIAMENTO EVAPORATIVO

Bomba de 200 W operando continuamente conforme temperatura ambiente

31

CONFORTO TÉRMICO

total 149 59 207

32

Consumo Anual de Água na Torre: 231 m3 Coleta Anual de Água da Chuva: 185 m3

COLETA DE ÁGUA DA CHUVA

33

CONSUMO E BALANÇO ENERGÉTICO

34

NET-METERING

35

TURBINA EÓLICA

CASA PROTEGIDA PELA TERRA (EARTH SHELTERED HOME)

36

37

LOCALIZAÇÃO DA CASA

38

PLANTA BAIXA

Área 85 m2

39

CORTES

40

MODELO SIMULADO

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42

43

241 horas de desconforto por frio 50 horas de desconforto por calor 291 horas totais (máximo 300)

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45

MATERIAIS CONSTRUTIVOS

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47

PRODUÇÃO E CONSUMO DE ÁGUA QUENTE

Área de coletores 6 m2

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ARMAZENAGEM DE ÁGUA DA CHUVA

Área de coleta 21 m2

PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA

22 painéis de 1425x652 mm com 36 células = 20 m2

FACHADA DA CASA

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EQUIPAMENTOS

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MAPAS E SENSORES DE ILUMINAÇÃO

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MAPAS E SENSORES DE ILUMINAÇÃO

ABNT-NBR 5413 para residências: 300 lux

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