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  MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA AR CONDICIONADO E ANÁLISE ENERGÉTICA PARA UM PRÉDIO por Diego de Ávila Pietzsch Monografia apresentada ao Departamento de Engenharia Mecânica da Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, como parte dos requisitos para obtenção do diploma de Engenheiro Mecânico.  Porto Alegre, Junho 2012

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MINISTEacuteRIO DA EDUCACcedilAtildeO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECAcircNICA

DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA AR CONDICIONADO E ANAacuteLISE

ENERGEacuteTICA PARA UM PREacuteDIO

por

Diego de Aacutevila Pietzsch

Monografia apresentada ao Departamentode Engenharia Mecacircnica da Escola deEngenharia da Universidade Federal do RioGrande do Sul como parte dos requisitospara obtenccedilatildeo do diploma de EngenheiroMecacircnico

Porto Alegre Junho 2012

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DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA AR CONDICIONADO E ANAacuteLISE

ENERGEacuteTICA PARA UM PREacuteDIO

por

Diego de Aacutevila Pietzsch

ESTA MONOGRAFIA FOI JULGADA ADEQUADA COMO PARTE DOSREQUISITOS PARA A OBTENCcedilAtildeO DO TIacuteTULO DE

ENGENHEIRO MECAcircNICO APROVADA EM SUA FORMA FINAL PELA BANCA EXAMINADORA DO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECAcircNICA

Prof Arnaldo Ruben Gonzalez Coordenador do Curso de Engenharia Mecacircnica

Aacuterea de Concentraccedilatildeo Ciecircncias Teacutermicas

Orientador Prof Paulo Beyer

Comissatildeo de Avaliaccedilatildeo

Porto Alegre 10 Junho de 2011

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Escola de Engenharia

Departamento de Engenharia Mecacircnica

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Agradecimentos

Agradeccedilo agrave minha famiacutelia em especial meu pai matildee e irmatilde por me apoiarem nasminhas escolhas e acreditarem em meu potencial e colocarem minha educaccedilatildeo comoprioridade em seus objetivos

Ao meu orientador Paulo Beyer por toda a atenccedilatildeo e conhecimentos passados e porsua grande influencia na minha formaccedilatildeo profissional

Aos amigos da faculdade Nino Leco Thiago Jeronimo Franco Daniel e Argenta osquais me ajudaram a superar as dificuldades do curso e tornaram possiacutevel chegaronde estou

Aos meu grandes amigos Baacuterbara Milton Dani Thiago Karin Tete Tuca Paty Rafae Pita pelas festas conversas viagens e risadas que tornam meus dias melhores

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ldquoMantenha seus pensamentos positivosporque seus pensamentos tornam-se suas palavras

Mantenha suas palavras positivasporque suas palavras tornam-se suas atitudes

Mantenha suas atitudes positivasporque suas atitudes tornam-se seus haacutebitos

Mantenha seus haacutebitos positivosporque seus haacutebitos tornam-se seus valores

Mantenha seus valores positivosporque seus valores

Tornam-se seu destinordquo

Mahatma Gandhi

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Pietzsch DA Dimensionamento de um sistema VRF e anaacutelise energeacutetica parauma escola 2012 15 folhas Monografia (Trabalho de Conclusatildeo do Curso em

Engenharia Mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2012

Resumo

O presente trabalho buscou dimensionar um sistema de ar condicionado dotipo VRF ( fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova da UFRGSpara isso foi utilizado o software de simulaccedilotildees termo energeacuteticas EnergyPlus Aleacutemde dimensionar o sistema tambeacutem foram feitas propostas para reduccedilatildeo do consumoanual de energia tais como peliacuteculas nos vidros lacircmpadas LED e controles deiluminaccedilatildeo Tambeacutem foram realizadas anaacutelises do preccedilo de investimento das soluccedilotildeese seu possiacutevel tempo de retorno (Payback ) Ao final do trabalho a combinaccedilatildeocontroles de iluminaccedilatildeo e peliacuteculas 50 mostrou ser a soluccedilatildeo energeacutetica idealreduzindo em 20 o consumo anual de energia eleacutetrica da escola

Palavras chave EnergyPlus simulaccedilotildees termo energeacuteticas VRF LED PeliacuteculasControles de iluminaccedilatildeo Payback

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Pietzsch DA Sizing of a VRF system and energy analysis for a school 2012 15folhas Monografia (Trabalho de Conclusatildeo do Curso em Engenharia Mecacircnica)Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2012

Abstract

This work presents a VRF (Variable Refrigerant Flux) air conditioning system

sizing for UFRGS New Engineering School To do this a thermal-energetic simulation

software called EnergyPlus was used In addition to sizing the system proposals to

reduce the annual energy consumption like films on glass LED lights and lighting

controls were also made Quotations and the possible payback were made for these

proposals At the end of simulations the combination of lighting controls and Silver 50

films showed to be the ideal solution reducing 20 of school annual energyconsumption

Key words EnergyPlus thermal-energetic simulation VRF LED Films lightingcontrols Payback

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983123983157983149983265983154983145983151

1 Introduccedilatildeo 1

2 Objetivo 1

3 Revisatildeo Bibliograacutefica 1

4 Ferramentas Utilizadas 2

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio 2

42 EnergyPlus 2

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus 2

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback) 3

5 Apresentaccedilatildeo do Problema 4

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado 4

52 Edifiacutecio Base 4

53 Caracteriacutesticas Construtivas 5

54 Cargas Teacutermicas Internas 5

541 Pessoas 5

542 Iluminaccedilatildeo 5

543 Equipamentos 5

544 Infiltraccedilotildees 6

55 Sistema de Ar Condicionado 6

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo 6

57 Dias de Projeto 6

58 Arquivo Climaacutetico 6

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos 6

510 Consumo Base 7

6 Modificaccedilotildees Propostas 7

61

Peliacuteculas nos Vidros 7

62 Persianas Internas 7

63 Lacircmpadas LED 7

64 Controle de Iluminaccedilatildeo 8

7 Anaacutelises e Resultados 8

71 Peliacuteculas e Persianas 8

72 Lacircmpadas LED 9

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas 9

74 Controle de Iluminaccedilatildeo 10

75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas 11

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8 Tempo Retorno do Investimento (Payback ) 12

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica 12

82 Taxa de Juros 12

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado 12

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas 12

85 Retorno de Investimento em Persianas 12

86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED 13

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20 13

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo 13

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50 13

9 Comparaccedilatildeo Final 14

10 Conclusotildees 14

11 Referecircncias 15

Apecircndice I 16

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1

1 Introduccedilatildeo

Eacute cada vez mais frequente se falar em desenvolvimento sustentaacutevel epreservaccedilatildeo das reservas naturais em especial pelo expressivo crescimentopopulacional em todo o planeta e pelo consumo desenfreado de recursos naturais coma aceleraccedilatildeo do desenvolvimento mundial o estudo da eficiecircncia energeacutetica de

edificaccedilotildees se faz cada vez mais necessaacuterioNo ramo da construccedilatildeo civil os edifiacutecios satildeo uns dos maiores consumidores de

bens naturais com isso engenheiros e arquitetos tecircm oportunidades para colocar empraacutetica accedilotildees que reduzam a diminuiccedilatildeo das reservas naturais Medidas comoutilizaccedilatildeo de um sistema de ar-condicionado com menor consumo de energia melhoraproveitamento da luz natural adoccedilatildeo de lacircmpadas com maior eficiecircncia energeacuteticasatildeo apenas algumas das diversas possibilidades de reduccedilatildeo do consumo energeacutetico

Soluccedilotildees que visam a eficiecircncia energeacutetica satildeo cada vez mais valorizadas natildeoapenas por seguirem o caminho da sustentabilidade mas tambeacutem por apresentaramreduccedilatildeo de custos com energia Aplicaacute-las em uma grande edificaccedilatildeo de significativademanda energeacutetica como a Escola de Engenharia Nova natildeo apresenta somente umatrativo econocircmico mas tambeacutem ajuda a preservar ainda que em pequena parcelanossos recursos naturais

2 Objetivo

O presente estudo objetiva dimensionar um futuro sistema de ar condicionadodo tipo VRF (fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova daUFRGS Seraacute realizada tambeacutem uma anaacutelise energeacutetica da edificaccedilatildeo para avaliar oconsumo energeacutetico anual e propor melhorias para reduccedilatildeo do mesmo tais comocontrole de iluminaccedilatildeo natural e peliacuteculas nas janelas Em uma etapa final seraacuteapresentado o tempo de retorno do possiacutevel investimento (payback ) a fim dedemonstrar a viabilidade econocircmica do projeto Para isso seratildeo utilizados osSoftwares EnergyPlus (2012) e Google SketchUp (2012) juntamente com o plug-inOpenStudio (2012)

3 Revisatildeo Bibliograacutefica

Para a revisatildeo bibliograacutefica foram de extrema importacircncia consultas realizadasaos trabalhos de diplomaccedilatildeo realizados anteriormente por outros colegas em todoseles foram feitas simulaccedilotildees termo energeacuteticas em edificaccedilotildees diversas utilizando asmesmas ferramentas computacionais que o presente trabalho

Primeiramente segundo Carotenuto (2009) os grandes responsaacuteveis peloconsumo de energia em uma edificaccedilatildeo de elevada ineacutercia teacutermica satildeo osequipamentos seguidos pela iluminaccedilatildeo interna e sistema de ar condicionado Foipossiacutevel ver isso claramente na realizaccedilatildeo deste trabalho

Souza W B 2010 comparou a eficiecircncia energeacutetica entre um sistema de arcondicionado por aacutegua gelada com o sistema VRF aplicado a um dos preacutedioshistoacutericos da UFRGS e concluiu que o sistema VRF foi significativamente maiseficiente que o de aacutegua gelada

Pozza F 2011 substituiu o sistema de climatizaccedilatildeo com sistema Split de umaresidecircncia localizada em uma das zonas mais frias do Brasil pela tecnologia VRF econcluiu que o gasto de energia do sistema de ar condicionado obteve uma reduccedilatildeode 328

Stein TS 2011 avaliou um edifiacutecio da cidade de Porto Alegre buscandoeconomia de energia e conforto teacutermico Ele substituiu o sistema de aacutegua geladaexistente na edificaccedilatildeo pelo sistema VRF Pocircde concluir que a utilizaccedilatildeo de vidros

com alto desempenho termo energeacutetico um bom aproveitamento da luz natural

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combinados com a substituiccedilatildeo do sistema de ar condicionado resultou em grandereduccedilatildeo do consumo energeacutetico do preacutedio

Ferronato J L H 2011 analisou a fachada norte do preacutedio da arquitetura daUFRGS que sofria com excessivo calor devido a sua grande aacuterea de janelas Concluiuque com a utilizaccedilatildeo de peliacuteculas controle de iluminaccedilatildeo nos ambientes somados adiferentes combinaccedilotildees de sombreamento externo nas fachadas conseguiu reduzir oefeito do sol na fachada e ainda reduzir o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo

4 Ferramentas Utilizadas

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio

O software Google SketchUp 8 eacute um programa de propriedade da Google disponibilizado gratuitamente em sua versatildeo mais simples Ele permite a modelagem3D e torna-se relevante ao projeto quando eacute usado em conjunto com o plug-inOpenStudio Este plug-in encontra-se atualmente na versatildeo 107 e permite que ousuaacuterio utilize as ferramentas padrotildees de desenho do Google SketchUp para criar eeditar zonas no EnergyPlus adequando a modelagem 3D a linguagem desteprograma O plug-in eacute distribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do Departamento deEnergia dos EUA (DOE)

42 EnergyPlus

O EnergyPlus eacute o programa oficial de simulaccedilatildeo de edificaccedilotildees doDepartamento de Energia dos EUA (DOE) dedicado a fazer simulaccedilotildees tendo emvista o comportamento teacutermico e o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo O programa eacutedistribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do DOE sendo utilizada neste trabalho aversatildeo 700

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus

A equaccedilatildeo do balanccedilo geral de energia das zonas eacute mostrada abaixo

1 1 1

( ) ( )surfacessl zones

N N N

Z Z i i i si z i p zi z

i i i

dT C Q h A T T m C T T

dt = = =

= + minus + minussum sum sumamp amp inf sup( ) ( ) p z sys p zm C T T m C T T infin

+ minus + minusamp amp (1)

Onde Z Z

dT C

dt eacute a energia acumulada na zona teacutermica

1

sl N

i

i

Q=

sum amp eacute o somatoacuterio das

cargas internas do ambiente1

( )surfaces N

i i si z

i

h A T T =

minussum eacute o fluxo de calor nas superfiacutecies da

zona inf ( ) p zm C T T infin

minusamp eacute fluxo de calor do ar de infiltraccedilatildeo1

( ) zones N

i p zi z

i

m C T T =

minussum amp eacute o

somatoacuterio dos fluxos de calor do ar de outras zonas e sup( )sys p zm C T T minusamp eacute o fluxo de

calor gerado pelo sistema de ar condicionadoQuando o ambiente for condicionado o balanccedilo de energia apresentado pela

equaccedilatildeo (1) deve ser nulo ou seja o termo referente ao fluxo de calor do aparelho dear condicionado deveraacute anular o somatoacuterio dos demais termos A equaccedilatildeo (2)apresenta o caacutelculo da carga teacutermica liacutequida da zona

inf

1 1 1

( ) ( ) ( )

surfacessl zones N N N

load i i i si z i p zi z p z

i i i

Q Q h A T T m C T T m C T T infin

= = =

= + minus + minus + minussum sum sumamp amp amp amp (2)

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3

A transmissatildeo de calor atraveacutes das superfiacutecies eacute calculada por funccedilotildees detransferecircncia (CTF ndash Conduction Transfer Function ) As equaccedilotildees (3) e (4) mostram aforma baacutesica de de um conjunto de CTFs para o fluxo de calor interno e externorespectivamente

1 1 1

( )nqnz nz

ki o i t j i t j o o t j o t j j ki t j

j j j

q t Z T Z T Y T Y T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (3)

1 1 1

( )nqnz nz

ko o i t j i t j o o t j o t j j ko t j

j j j

q t Y T Y T X T X T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (4)

Onde j X eacute o coeficiente CTF externo j=01nz jY eacute o coeficiente CTF de

conduccedilatildeo na superfiacutecie j=01nz j Z eacute o coeficiente CTF interno j=01nz jΦ eacute o

coeficiente CTF do fluxo de calor j=01nq iT eacute a temperatura da face interna da

superfiacutecie oT eacute a temperatura da face externa da superfiacutecie kiqprimeprime eacute o fluxo de calor por

conduccedilatildeo na face interna da superfiacutecie e koqprimeprime eacute o fluxo de calor por conduccedilatildeo na face

externa da superfiacutecie

Os coeficientes das equaccedilotildees CTF satildeo constantes que precisam serdeterminadas uma uacutenica vez para cada tipo de superfiacutecie A determinaccedilatildeo doscoeficientes eacute feita resolvendo-se as equaccedilotildees para um fluxo de calor conhecido Asoluccedilatildeo eacute determinada agrupando-se os conjuntos de CTFs em matrizes comomostrado em (5)

(5)

Onde A B C e D satildeo os coeficientes a serem determinados As matrizes deequaccedilotildees satildeo resolvidas atraveacutes de aproximaccedilotildees por diferenccedilas finitas

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback)

O periacuteodo de Payback eacute o tempo necessaacuterio para que o valor dos fluxos decaixa previstos e acumulados seja igual ao valor inicialmente investido Ou seja eacute otempo que um projeto leva para se pagar

Eacute um dos meacutetodos mais simples de avaliaccedilatildeo poreacutem eacute muito utilizado porempresas por incorporar riscos e proporcionar agraves mesmas a escolha de projetos queretornem o capital investido o quanto antes A equaccedilatildeo 6 mostra como o Payback pode ser calculado

(6)

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4

Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA AR CONDICIONADO E ANAacuteLISE

ENERGEacuteTICA PARA UM PREacuteDIO

por

Diego de Aacutevila Pietzsch

ESTA MONOGRAFIA FOI JULGADA ADEQUADA COMO PARTE DOSREQUISITOS PARA A OBTENCcedilAtildeO DO TIacuteTULO DE

ENGENHEIRO MECAcircNICO APROVADA EM SUA FORMA FINAL PELA BANCA EXAMINADORA DO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECAcircNICA

Prof Arnaldo Ruben Gonzalez Coordenador do Curso de Engenharia Mecacircnica

Aacuterea de Concentraccedilatildeo Ciecircncias Teacutermicas

Orientador Prof Paulo Beyer

Comissatildeo de Avaliaccedilatildeo

Porto Alegre 10 Junho de 2011

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Escola de Engenharia

Departamento de Engenharia Mecacircnica

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Agradecimentos

Agradeccedilo agrave minha famiacutelia em especial meu pai matildee e irmatilde por me apoiarem nasminhas escolhas e acreditarem em meu potencial e colocarem minha educaccedilatildeo comoprioridade em seus objetivos

Ao meu orientador Paulo Beyer por toda a atenccedilatildeo e conhecimentos passados e porsua grande influencia na minha formaccedilatildeo profissional

Aos amigos da faculdade Nino Leco Thiago Jeronimo Franco Daniel e Argenta osquais me ajudaram a superar as dificuldades do curso e tornaram possiacutevel chegaronde estou

Aos meu grandes amigos Baacuterbara Milton Dani Thiago Karin Tete Tuca Paty Rafae Pita pelas festas conversas viagens e risadas que tornam meus dias melhores

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ldquoMantenha seus pensamentos positivosporque seus pensamentos tornam-se suas palavras

Mantenha suas palavras positivasporque suas palavras tornam-se suas atitudes

Mantenha suas atitudes positivasporque suas atitudes tornam-se seus haacutebitos

Mantenha seus haacutebitos positivosporque seus haacutebitos tornam-se seus valores

Mantenha seus valores positivosporque seus valores

Tornam-se seu destinordquo

Mahatma Gandhi

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Pietzsch DA Dimensionamento de um sistema VRF e anaacutelise energeacutetica parauma escola 2012 15 folhas Monografia (Trabalho de Conclusatildeo do Curso em

Engenharia Mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2012

Resumo

O presente trabalho buscou dimensionar um sistema de ar condicionado dotipo VRF ( fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova da UFRGSpara isso foi utilizado o software de simulaccedilotildees termo energeacuteticas EnergyPlus Aleacutemde dimensionar o sistema tambeacutem foram feitas propostas para reduccedilatildeo do consumoanual de energia tais como peliacuteculas nos vidros lacircmpadas LED e controles deiluminaccedilatildeo Tambeacutem foram realizadas anaacutelises do preccedilo de investimento das soluccedilotildeese seu possiacutevel tempo de retorno (Payback ) Ao final do trabalho a combinaccedilatildeocontroles de iluminaccedilatildeo e peliacuteculas 50 mostrou ser a soluccedilatildeo energeacutetica idealreduzindo em 20 o consumo anual de energia eleacutetrica da escola

Palavras chave EnergyPlus simulaccedilotildees termo energeacuteticas VRF LED PeliacuteculasControles de iluminaccedilatildeo Payback

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Pietzsch DA Sizing of a VRF system and energy analysis for a school 2012 15folhas Monografia (Trabalho de Conclusatildeo do Curso em Engenharia Mecacircnica)Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2012

Abstract

This work presents a VRF (Variable Refrigerant Flux) air conditioning system

sizing for UFRGS New Engineering School To do this a thermal-energetic simulation

software called EnergyPlus was used In addition to sizing the system proposals to

reduce the annual energy consumption like films on glass LED lights and lighting

controls were also made Quotations and the possible payback were made for these

proposals At the end of simulations the combination of lighting controls and Silver 50

films showed to be the ideal solution reducing 20 of school annual energyconsumption

Key words EnergyPlus thermal-energetic simulation VRF LED Films lightingcontrols Payback

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983123983157983149983265983154983145983151

1 Introduccedilatildeo 1

2 Objetivo 1

3 Revisatildeo Bibliograacutefica 1

4 Ferramentas Utilizadas 2

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio 2

42 EnergyPlus 2

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus 2

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback) 3

5 Apresentaccedilatildeo do Problema 4

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado 4

52 Edifiacutecio Base 4

53 Caracteriacutesticas Construtivas 5

54 Cargas Teacutermicas Internas 5

541 Pessoas 5

542 Iluminaccedilatildeo 5

543 Equipamentos 5

544 Infiltraccedilotildees 6

55 Sistema de Ar Condicionado 6

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo 6

57 Dias de Projeto 6

58 Arquivo Climaacutetico 6

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos 6

510 Consumo Base 7

6 Modificaccedilotildees Propostas 7

61

Peliacuteculas nos Vidros 7

62 Persianas Internas 7

63 Lacircmpadas LED 7

64 Controle de Iluminaccedilatildeo 8

7 Anaacutelises e Resultados 8

71 Peliacuteculas e Persianas 8

72 Lacircmpadas LED 9

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas 9

74 Controle de Iluminaccedilatildeo 10

75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas 11

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8 Tempo Retorno do Investimento (Payback ) 12

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica 12

82 Taxa de Juros 12

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado 12

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas 12

85 Retorno de Investimento em Persianas 12

86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED 13

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20 13

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo 13

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50 13

9 Comparaccedilatildeo Final 14

10 Conclusotildees 14

11 Referecircncias 15

Apecircndice I 16

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1

1 Introduccedilatildeo

Eacute cada vez mais frequente se falar em desenvolvimento sustentaacutevel epreservaccedilatildeo das reservas naturais em especial pelo expressivo crescimentopopulacional em todo o planeta e pelo consumo desenfreado de recursos naturais coma aceleraccedilatildeo do desenvolvimento mundial o estudo da eficiecircncia energeacutetica de

edificaccedilotildees se faz cada vez mais necessaacuterioNo ramo da construccedilatildeo civil os edifiacutecios satildeo uns dos maiores consumidores de

bens naturais com isso engenheiros e arquitetos tecircm oportunidades para colocar empraacutetica accedilotildees que reduzam a diminuiccedilatildeo das reservas naturais Medidas comoutilizaccedilatildeo de um sistema de ar-condicionado com menor consumo de energia melhoraproveitamento da luz natural adoccedilatildeo de lacircmpadas com maior eficiecircncia energeacuteticasatildeo apenas algumas das diversas possibilidades de reduccedilatildeo do consumo energeacutetico

Soluccedilotildees que visam a eficiecircncia energeacutetica satildeo cada vez mais valorizadas natildeoapenas por seguirem o caminho da sustentabilidade mas tambeacutem por apresentaramreduccedilatildeo de custos com energia Aplicaacute-las em uma grande edificaccedilatildeo de significativademanda energeacutetica como a Escola de Engenharia Nova natildeo apresenta somente umatrativo econocircmico mas tambeacutem ajuda a preservar ainda que em pequena parcelanossos recursos naturais

2 Objetivo

O presente estudo objetiva dimensionar um futuro sistema de ar condicionadodo tipo VRF (fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova daUFRGS Seraacute realizada tambeacutem uma anaacutelise energeacutetica da edificaccedilatildeo para avaliar oconsumo energeacutetico anual e propor melhorias para reduccedilatildeo do mesmo tais comocontrole de iluminaccedilatildeo natural e peliacuteculas nas janelas Em uma etapa final seraacuteapresentado o tempo de retorno do possiacutevel investimento (payback ) a fim dedemonstrar a viabilidade econocircmica do projeto Para isso seratildeo utilizados osSoftwares EnergyPlus (2012) e Google SketchUp (2012) juntamente com o plug-inOpenStudio (2012)

3 Revisatildeo Bibliograacutefica

Para a revisatildeo bibliograacutefica foram de extrema importacircncia consultas realizadasaos trabalhos de diplomaccedilatildeo realizados anteriormente por outros colegas em todoseles foram feitas simulaccedilotildees termo energeacuteticas em edificaccedilotildees diversas utilizando asmesmas ferramentas computacionais que o presente trabalho

Primeiramente segundo Carotenuto (2009) os grandes responsaacuteveis peloconsumo de energia em uma edificaccedilatildeo de elevada ineacutercia teacutermica satildeo osequipamentos seguidos pela iluminaccedilatildeo interna e sistema de ar condicionado Foipossiacutevel ver isso claramente na realizaccedilatildeo deste trabalho

Souza W B 2010 comparou a eficiecircncia energeacutetica entre um sistema de arcondicionado por aacutegua gelada com o sistema VRF aplicado a um dos preacutedioshistoacutericos da UFRGS e concluiu que o sistema VRF foi significativamente maiseficiente que o de aacutegua gelada

Pozza F 2011 substituiu o sistema de climatizaccedilatildeo com sistema Split de umaresidecircncia localizada em uma das zonas mais frias do Brasil pela tecnologia VRF econcluiu que o gasto de energia do sistema de ar condicionado obteve uma reduccedilatildeode 328

Stein TS 2011 avaliou um edifiacutecio da cidade de Porto Alegre buscandoeconomia de energia e conforto teacutermico Ele substituiu o sistema de aacutegua geladaexistente na edificaccedilatildeo pelo sistema VRF Pocircde concluir que a utilizaccedilatildeo de vidros

com alto desempenho termo energeacutetico um bom aproveitamento da luz natural

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2

combinados com a substituiccedilatildeo do sistema de ar condicionado resultou em grandereduccedilatildeo do consumo energeacutetico do preacutedio

Ferronato J L H 2011 analisou a fachada norte do preacutedio da arquitetura daUFRGS que sofria com excessivo calor devido a sua grande aacuterea de janelas Concluiuque com a utilizaccedilatildeo de peliacuteculas controle de iluminaccedilatildeo nos ambientes somados adiferentes combinaccedilotildees de sombreamento externo nas fachadas conseguiu reduzir oefeito do sol na fachada e ainda reduzir o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo

4 Ferramentas Utilizadas

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio

O software Google SketchUp 8 eacute um programa de propriedade da Google disponibilizado gratuitamente em sua versatildeo mais simples Ele permite a modelagem3D e torna-se relevante ao projeto quando eacute usado em conjunto com o plug-inOpenStudio Este plug-in encontra-se atualmente na versatildeo 107 e permite que ousuaacuterio utilize as ferramentas padrotildees de desenho do Google SketchUp para criar eeditar zonas no EnergyPlus adequando a modelagem 3D a linguagem desteprograma O plug-in eacute distribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do Departamento deEnergia dos EUA (DOE)

42 EnergyPlus

O EnergyPlus eacute o programa oficial de simulaccedilatildeo de edificaccedilotildees doDepartamento de Energia dos EUA (DOE) dedicado a fazer simulaccedilotildees tendo emvista o comportamento teacutermico e o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo O programa eacutedistribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do DOE sendo utilizada neste trabalho aversatildeo 700

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus

A equaccedilatildeo do balanccedilo geral de energia das zonas eacute mostrada abaixo

1 1 1

( ) ( )surfacessl zones

N N N

Z Z i i i si z i p zi z

i i i

dT C Q h A T T m C T T

dt = = =

= + minus + minussum sum sumamp amp inf sup( ) ( ) p z sys p zm C T T m C T T infin

+ minus + minusamp amp (1)

Onde Z Z

dT C

dt eacute a energia acumulada na zona teacutermica

1

sl N

i

i

Q=

sum amp eacute o somatoacuterio das

cargas internas do ambiente1

( )surfaces N

i i si z

i

h A T T =

minussum eacute o fluxo de calor nas superfiacutecies da

zona inf ( ) p zm C T T infin

minusamp eacute fluxo de calor do ar de infiltraccedilatildeo1

( ) zones N

i p zi z

i

m C T T =

minussum amp eacute o

somatoacuterio dos fluxos de calor do ar de outras zonas e sup( )sys p zm C T T minusamp eacute o fluxo de

calor gerado pelo sistema de ar condicionadoQuando o ambiente for condicionado o balanccedilo de energia apresentado pela

equaccedilatildeo (1) deve ser nulo ou seja o termo referente ao fluxo de calor do aparelho dear condicionado deveraacute anular o somatoacuterio dos demais termos A equaccedilatildeo (2)apresenta o caacutelculo da carga teacutermica liacutequida da zona

inf

1 1 1

( ) ( ) ( )

surfacessl zones N N N

load i i i si z i p zi z p z

i i i

Q Q h A T T m C T T m C T T infin

= = =

= + minus + minus + minussum sum sumamp amp amp amp (2)

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3

A transmissatildeo de calor atraveacutes das superfiacutecies eacute calculada por funccedilotildees detransferecircncia (CTF ndash Conduction Transfer Function ) As equaccedilotildees (3) e (4) mostram aforma baacutesica de de um conjunto de CTFs para o fluxo de calor interno e externorespectivamente

1 1 1

( )nqnz nz

ki o i t j i t j o o t j o t j j ki t j

j j j

q t Z T Z T Y T Y T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (3)

1 1 1

( )nqnz nz

ko o i t j i t j o o t j o t j j ko t j

j j j

q t Y T Y T X T X T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (4)

Onde j X eacute o coeficiente CTF externo j=01nz jY eacute o coeficiente CTF de

conduccedilatildeo na superfiacutecie j=01nz j Z eacute o coeficiente CTF interno j=01nz jΦ eacute o

coeficiente CTF do fluxo de calor j=01nq iT eacute a temperatura da face interna da

superfiacutecie oT eacute a temperatura da face externa da superfiacutecie kiqprimeprime eacute o fluxo de calor por

conduccedilatildeo na face interna da superfiacutecie e koqprimeprime eacute o fluxo de calor por conduccedilatildeo na face

externa da superfiacutecie

Os coeficientes das equaccedilotildees CTF satildeo constantes que precisam serdeterminadas uma uacutenica vez para cada tipo de superfiacutecie A determinaccedilatildeo doscoeficientes eacute feita resolvendo-se as equaccedilotildees para um fluxo de calor conhecido Asoluccedilatildeo eacute determinada agrupando-se os conjuntos de CTFs em matrizes comomostrado em (5)

(5)

Onde A B C e D satildeo os coeficientes a serem determinados As matrizes deequaccedilotildees satildeo resolvidas atraveacutes de aproximaccedilotildees por diferenccedilas finitas

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback)

O periacuteodo de Payback eacute o tempo necessaacuterio para que o valor dos fluxos decaixa previstos e acumulados seja igual ao valor inicialmente investido Ou seja eacute otempo que um projeto leva para se pagar

Eacute um dos meacutetodos mais simples de avaliaccedilatildeo poreacutem eacute muito utilizado porempresas por incorporar riscos e proporcionar agraves mesmas a escolha de projetos queretornem o capital investido o quanto antes A equaccedilatildeo 6 mostra como o Payback pode ser calculado

(6)

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4

Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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16

Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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Agradecimentos

Agradeccedilo agrave minha famiacutelia em especial meu pai matildee e irmatilde por me apoiarem nasminhas escolhas e acreditarem em meu potencial e colocarem minha educaccedilatildeo comoprioridade em seus objetivos

Ao meu orientador Paulo Beyer por toda a atenccedilatildeo e conhecimentos passados e porsua grande influencia na minha formaccedilatildeo profissional

Aos amigos da faculdade Nino Leco Thiago Jeronimo Franco Daniel e Argenta osquais me ajudaram a superar as dificuldades do curso e tornaram possiacutevel chegaronde estou

Aos meu grandes amigos Baacuterbara Milton Dani Thiago Karin Tete Tuca Paty Rafae Pita pelas festas conversas viagens e risadas que tornam meus dias melhores

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ldquoMantenha seus pensamentos positivosporque seus pensamentos tornam-se suas palavras

Mantenha suas palavras positivasporque suas palavras tornam-se suas atitudes

Mantenha suas atitudes positivasporque suas atitudes tornam-se seus haacutebitos

Mantenha seus haacutebitos positivosporque seus haacutebitos tornam-se seus valores

Mantenha seus valores positivosporque seus valores

Tornam-se seu destinordquo

Mahatma Gandhi

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Pietzsch DA Dimensionamento de um sistema VRF e anaacutelise energeacutetica parauma escola 2012 15 folhas Monografia (Trabalho de Conclusatildeo do Curso em

Engenharia Mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2012

Resumo

O presente trabalho buscou dimensionar um sistema de ar condicionado dotipo VRF ( fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova da UFRGSpara isso foi utilizado o software de simulaccedilotildees termo energeacuteticas EnergyPlus Aleacutemde dimensionar o sistema tambeacutem foram feitas propostas para reduccedilatildeo do consumoanual de energia tais como peliacuteculas nos vidros lacircmpadas LED e controles deiluminaccedilatildeo Tambeacutem foram realizadas anaacutelises do preccedilo de investimento das soluccedilotildeese seu possiacutevel tempo de retorno (Payback ) Ao final do trabalho a combinaccedilatildeocontroles de iluminaccedilatildeo e peliacuteculas 50 mostrou ser a soluccedilatildeo energeacutetica idealreduzindo em 20 o consumo anual de energia eleacutetrica da escola

Palavras chave EnergyPlus simulaccedilotildees termo energeacuteticas VRF LED PeliacuteculasControles de iluminaccedilatildeo Payback

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Pietzsch DA Sizing of a VRF system and energy analysis for a school 2012 15folhas Monografia (Trabalho de Conclusatildeo do Curso em Engenharia Mecacircnica)Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2012

Abstract

This work presents a VRF (Variable Refrigerant Flux) air conditioning system

sizing for UFRGS New Engineering School To do this a thermal-energetic simulation

software called EnergyPlus was used In addition to sizing the system proposals to

reduce the annual energy consumption like films on glass LED lights and lighting

controls were also made Quotations and the possible payback were made for these

proposals At the end of simulations the combination of lighting controls and Silver 50

films showed to be the ideal solution reducing 20 of school annual energyconsumption

Key words EnergyPlus thermal-energetic simulation VRF LED Films lightingcontrols Payback

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983123983157983149983265983154983145983151

1 Introduccedilatildeo 1

2 Objetivo 1

3 Revisatildeo Bibliograacutefica 1

4 Ferramentas Utilizadas 2

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio 2

42 EnergyPlus 2

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus 2

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback) 3

5 Apresentaccedilatildeo do Problema 4

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado 4

52 Edifiacutecio Base 4

53 Caracteriacutesticas Construtivas 5

54 Cargas Teacutermicas Internas 5

541 Pessoas 5

542 Iluminaccedilatildeo 5

543 Equipamentos 5

544 Infiltraccedilotildees 6

55 Sistema de Ar Condicionado 6

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo 6

57 Dias de Projeto 6

58 Arquivo Climaacutetico 6

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos 6

510 Consumo Base 7

6 Modificaccedilotildees Propostas 7

61

Peliacuteculas nos Vidros 7

62 Persianas Internas 7

63 Lacircmpadas LED 7

64 Controle de Iluminaccedilatildeo 8

7 Anaacutelises e Resultados 8

71 Peliacuteculas e Persianas 8

72 Lacircmpadas LED 9

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas 9

74 Controle de Iluminaccedilatildeo 10

75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas 11

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8 Tempo Retorno do Investimento (Payback ) 12

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica 12

82 Taxa de Juros 12

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado 12

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas 12

85 Retorno de Investimento em Persianas 12

86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED 13

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20 13

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo 13

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50 13

9 Comparaccedilatildeo Final 14

10 Conclusotildees 14

11 Referecircncias 15

Apecircndice I 16

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1

1 Introduccedilatildeo

Eacute cada vez mais frequente se falar em desenvolvimento sustentaacutevel epreservaccedilatildeo das reservas naturais em especial pelo expressivo crescimentopopulacional em todo o planeta e pelo consumo desenfreado de recursos naturais coma aceleraccedilatildeo do desenvolvimento mundial o estudo da eficiecircncia energeacutetica de

edificaccedilotildees se faz cada vez mais necessaacuterioNo ramo da construccedilatildeo civil os edifiacutecios satildeo uns dos maiores consumidores de

bens naturais com isso engenheiros e arquitetos tecircm oportunidades para colocar empraacutetica accedilotildees que reduzam a diminuiccedilatildeo das reservas naturais Medidas comoutilizaccedilatildeo de um sistema de ar-condicionado com menor consumo de energia melhoraproveitamento da luz natural adoccedilatildeo de lacircmpadas com maior eficiecircncia energeacuteticasatildeo apenas algumas das diversas possibilidades de reduccedilatildeo do consumo energeacutetico

Soluccedilotildees que visam a eficiecircncia energeacutetica satildeo cada vez mais valorizadas natildeoapenas por seguirem o caminho da sustentabilidade mas tambeacutem por apresentaramreduccedilatildeo de custos com energia Aplicaacute-las em uma grande edificaccedilatildeo de significativademanda energeacutetica como a Escola de Engenharia Nova natildeo apresenta somente umatrativo econocircmico mas tambeacutem ajuda a preservar ainda que em pequena parcelanossos recursos naturais

2 Objetivo

O presente estudo objetiva dimensionar um futuro sistema de ar condicionadodo tipo VRF (fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova daUFRGS Seraacute realizada tambeacutem uma anaacutelise energeacutetica da edificaccedilatildeo para avaliar oconsumo energeacutetico anual e propor melhorias para reduccedilatildeo do mesmo tais comocontrole de iluminaccedilatildeo natural e peliacuteculas nas janelas Em uma etapa final seraacuteapresentado o tempo de retorno do possiacutevel investimento (payback ) a fim dedemonstrar a viabilidade econocircmica do projeto Para isso seratildeo utilizados osSoftwares EnergyPlus (2012) e Google SketchUp (2012) juntamente com o plug-inOpenStudio (2012)

3 Revisatildeo Bibliograacutefica

Para a revisatildeo bibliograacutefica foram de extrema importacircncia consultas realizadasaos trabalhos de diplomaccedilatildeo realizados anteriormente por outros colegas em todoseles foram feitas simulaccedilotildees termo energeacuteticas em edificaccedilotildees diversas utilizando asmesmas ferramentas computacionais que o presente trabalho

Primeiramente segundo Carotenuto (2009) os grandes responsaacuteveis peloconsumo de energia em uma edificaccedilatildeo de elevada ineacutercia teacutermica satildeo osequipamentos seguidos pela iluminaccedilatildeo interna e sistema de ar condicionado Foipossiacutevel ver isso claramente na realizaccedilatildeo deste trabalho

Souza W B 2010 comparou a eficiecircncia energeacutetica entre um sistema de arcondicionado por aacutegua gelada com o sistema VRF aplicado a um dos preacutedioshistoacutericos da UFRGS e concluiu que o sistema VRF foi significativamente maiseficiente que o de aacutegua gelada

Pozza F 2011 substituiu o sistema de climatizaccedilatildeo com sistema Split de umaresidecircncia localizada em uma das zonas mais frias do Brasil pela tecnologia VRF econcluiu que o gasto de energia do sistema de ar condicionado obteve uma reduccedilatildeode 328

Stein TS 2011 avaliou um edifiacutecio da cidade de Porto Alegre buscandoeconomia de energia e conforto teacutermico Ele substituiu o sistema de aacutegua geladaexistente na edificaccedilatildeo pelo sistema VRF Pocircde concluir que a utilizaccedilatildeo de vidros

com alto desempenho termo energeacutetico um bom aproveitamento da luz natural

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combinados com a substituiccedilatildeo do sistema de ar condicionado resultou em grandereduccedilatildeo do consumo energeacutetico do preacutedio

Ferronato J L H 2011 analisou a fachada norte do preacutedio da arquitetura daUFRGS que sofria com excessivo calor devido a sua grande aacuterea de janelas Concluiuque com a utilizaccedilatildeo de peliacuteculas controle de iluminaccedilatildeo nos ambientes somados adiferentes combinaccedilotildees de sombreamento externo nas fachadas conseguiu reduzir oefeito do sol na fachada e ainda reduzir o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo

4 Ferramentas Utilizadas

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio

O software Google SketchUp 8 eacute um programa de propriedade da Google disponibilizado gratuitamente em sua versatildeo mais simples Ele permite a modelagem3D e torna-se relevante ao projeto quando eacute usado em conjunto com o plug-inOpenStudio Este plug-in encontra-se atualmente na versatildeo 107 e permite que ousuaacuterio utilize as ferramentas padrotildees de desenho do Google SketchUp para criar eeditar zonas no EnergyPlus adequando a modelagem 3D a linguagem desteprograma O plug-in eacute distribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do Departamento deEnergia dos EUA (DOE)

42 EnergyPlus

O EnergyPlus eacute o programa oficial de simulaccedilatildeo de edificaccedilotildees doDepartamento de Energia dos EUA (DOE) dedicado a fazer simulaccedilotildees tendo emvista o comportamento teacutermico e o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo O programa eacutedistribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do DOE sendo utilizada neste trabalho aversatildeo 700

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus

A equaccedilatildeo do balanccedilo geral de energia das zonas eacute mostrada abaixo

1 1 1

( ) ( )surfacessl zones

N N N

Z Z i i i si z i p zi z

i i i

dT C Q h A T T m C T T

dt = = =

= + minus + minussum sum sumamp amp inf sup( ) ( ) p z sys p zm C T T m C T T infin

+ minus + minusamp amp (1)

Onde Z Z

dT C

dt eacute a energia acumulada na zona teacutermica

1

sl N

i

i

Q=

sum amp eacute o somatoacuterio das

cargas internas do ambiente1

( )surfaces N

i i si z

i

h A T T =

minussum eacute o fluxo de calor nas superfiacutecies da

zona inf ( ) p zm C T T infin

minusamp eacute fluxo de calor do ar de infiltraccedilatildeo1

( ) zones N

i p zi z

i

m C T T =

minussum amp eacute o

somatoacuterio dos fluxos de calor do ar de outras zonas e sup( )sys p zm C T T minusamp eacute o fluxo de

calor gerado pelo sistema de ar condicionadoQuando o ambiente for condicionado o balanccedilo de energia apresentado pela

equaccedilatildeo (1) deve ser nulo ou seja o termo referente ao fluxo de calor do aparelho dear condicionado deveraacute anular o somatoacuterio dos demais termos A equaccedilatildeo (2)apresenta o caacutelculo da carga teacutermica liacutequida da zona

inf

1 1 1

( ) ( ) ( )

surfacessl zones N N N

load i i i si z i p zi z p z

i i i

Q Q h A T T m C T T m C T T infin

= = =

= + minus + minus + minussum sum sumamp amp amp amp (2)

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A transmissatildeo de calor atraveacutes das superfiacutecies eacute calculada por funccedilotildees detransferecircncia (CTF ndash Conduction Transfer Function ) As equaccedilotildees (3) e (4) mostram aforma baacutesica de de um conjunto de CTFs para o fluxo de calor interno e externorespectivamente

1 1 1

( )nqnz nz

ki o i t j i t j o o t j o t j j ki t j

j j j

q t Z T Z T Y T Y T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (3)

1 1 1

( )nqnz nz

ko o i t j i t j o o t j o t j j ko t j

j j j

q t Y T Y T X T X T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (4)

Onde j X eacute o coeficiente CTF externo j=01nz jY eacute o coeficiente CTF de

conduccedilatildeo na superfiacutecie j=01nz j Z eacute o coeficiente CTF interno j=01nz jΦ eacute o

coeficiente CTF do fluxo de calor j=01nq iT eacute a temperatura da face interna da

superfiacutecie oT eacute a temperatura da face externa da superfiacutecie kiqprimeprime eacute o fluxo de calor por

conduccedilatildeo na face interna da superfiacutecie e koqprimeprime eacute o fluxo de calor por conduccedilatildeo na face

externa da superfiacutecie

Os coeficientes das equaccedilotildees CTF satildeo constantes que precisam serdeterminadas uma uacutenica vez para cada tipo de superfiacutecie A determinaccedilatildeo doscoeficientes eacute feita resolvendo-se as equaccedilotildees para um fluxo de calor conhecido Asoluccedilatildeo eacute determinada agrupando-se os conjuntos de CTFs em matrizes comomostrado em (5)

(5)

Onde A B C e D satildeo os coeficientes a serem determinados As matrizes deequaccedilotildees satildeo resolvidas atraveacutes de aproximaccedilotildees por diferenccedilas finitas

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback)

O periacuteodo de Payback eacute o tempo necessaacuterio para que o valor dos fluxos decaixa previstos e acumulados seja igual ao valor inicialmente investido Ou seja eacute otempo que um projeto leva para se pagar

Eacute um dos meacutetodos mais simples de avaliaccedilatildeo poreacutem eacute muito utilizado porempresas por incorporar riscos e proporcionar agraves mesmas a escolha de projetos queretornem o capital investido o quanto antes A equaccedilatildeo 6 mostra como o Payback pode ser calculado

(6)

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4

Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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ldquoMantenha seus pensamentos positivosporque seus pensamentos tornam-se suas palavras

Mantenha suas palavras positivasporque suas palavras tornam-se suas atitudes

Mantenha suas atitudes positivasporque suas atitudes tornam-se seus haacutebitos

Mantenha seus haacutebitos positivosporque seus haacutebitos tornam-se seus valores

Mantenha seus valores positivosporque seus valores

Tornam-se seu destinordquo

Mahatma Gandhi

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Pietzsch DA Dimensionamento de um sistema VRF e anaacutelise energeacutetica parauma escola 2012 15 folhas Monografia (Trabalho de Conclusatildeo do Curso em

Engenharia Mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2012

Resumo

O presente trabalho buscou dimensionar um sistema de ar condicionado dotipo VRF ( fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova da UFRGSpara isso foi utilizado o software de simulaccedilotildees termo energeacuteticas EnergyPlus Aleacutemde dimensionar o sistema tambeacutem foram feitas propostas para reduccedilatildeo do consumoanual de energia tais como peliacuteculas nos vidros lacircmpadas LED e controles deiluminaccedilatildeo Tambeacutem foram realizadas anaacutelises do preccedilo de investimento das soluccedilotildeese seu possiacutevel tempo de retorno (Payback ) Ao final do trabalho a combinaccedilatildeocontroles de iluminaccedilatildeo e peliacuteculas 50 mostrou ser a soluccedilatildeo energeacutetica idealreduzindo em 20 o consumo anual de energia eleacutetrica da escola

Palavras chave EnergyPlus simulaccedilotildees termo energeacuteticas VRF LED PeliacuteculasControles de iluminaccedilatildeo Payback

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Pietzsch DA Sizing of a VRF system and energy analysis for a school 2012 15folhas Monografia (Trabalho de Conclusatildeo do Curso em Engenharia Mecacircnica)Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2012

Abstract

This work presents a VRF (Variable Refrigerant Flux) air conditioning system

sizing for UFRGS New Engineering School To do this a thermal-energetic simulation

software called EnergyPlus was used In addition to sizing the system proposals to

reduce the annual energy consumption like films on glass LED lights and lighting

controls were also made Quotations and the possible payback were made for these

proposals At the end of simulations the combination of lighting controls and Silver 50

films showed to be the ideal solution reducing 20 of school annual energyconsumption

Key words EnergyPlus thermal-energetic simulation VRF LED Films lightingcontrols Payback

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983123983157983149983265983154983145983151

1 Introduccedilatildeo 1

2 Objetivo 1

3 Revisatildeo Bibliograacutefica 1

4 Ferramentas Utilizadas 2

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio 2

42 EnergyPlus 2

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus 2

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback) 3

5 Apresentaccedilatildeo do Problema 4

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado 4

52 Edifiacutecio Base 4

53 Caracteriacutesticas Construtivas 5

54 Cargas Teacutermicas Internas 5

541 Pessoas 5

542 Iluminaccedilatildeo 5

543 Equipamentos 5

544 Infiltraccedilotildees 6

55 Sistema de Ar Condicionado 6

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo 6

57 Dias de Projeto 6

58 Arquivo Climaacutetico 6

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos 6

510 Consumo Base 7

6 Modificaccedilotildees Propostas 7

61

Peliacuteculas nos Vidros 7

62 Persianas Internas 7

63 Lacircmpadas LED 7

64 Controle de Iluminaccedilatildeo 8

7 Anaacutelises e Resultados 8

71 Peliacuteculas e Persianas 8

72 Lacircmpadas LED 9

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas 9

74 Controle de Iluminaccedilatildeo 10

75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas 11

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8 Tempo Retorno do Investimento (Payback ) 12

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica 12

82 Taxa de Juros 12

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado 12

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas 12

85 Retorno de Investimento em Persianas 12

86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED 13

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20 13

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo 13

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50 13

9 Comparaccedilatildeo Final 14

10 Conclusotildees 14

11 Referecircncias 15

Apecircndice I 16

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1

1 Introduccedilatildeo

Eacute cada vez mais frequente se falar em desenvolvimento sustentaacutevel epreservaccedilatildeo das reservas naturais em especial pelo expressivo crescimentopopulacional em todo o planeta e pelo consumo desenfreado de recursos naturais coma aceleraccedilatildeo do desenvolvimento mundial o estudo da eficiecircncia energeacutetica de

edificaccedilotildees se faz cada vez mais necessaacuterioNo ramo da construccedilatildeo civil os edifiacutecios satildeo uns dos maiores consumidores de

bens naturais com isso engenheiros e arquitetos tecircm oportunidades para colocar empraacutetica accedilotildees que reduzam a diminuiccedilatildeo das reservas naturais Medidas comoutilizaccedilatildeo de um sistema de ar-condicionado com menor consumo de energia melhoraproveitamento da luz natural adoccedilatildeo de lacircmpadas com maior eficiecircncia energeacuteticasatildeo apenas algumas das diversas possibilidades de reduccedilatildeo do consumo energeacutetico

Soluccedilotildees que visam a eficiecircncia energeacutetica satildeo cada vez mais valorizadas natildeoapenas por seguirem o caminho da sustentabilidade mas tambeacutem por apresentaramreduccedilatildeo de custos com energia Aplicaacute-las em uma grande edificaccedilatildeo de significativademanda energeacutetica como a Escola de Engenharia Nova natildeo apresenta somente umatrativo econocircmico mas tambeacutem ajuda a preservar ainda que em pequena parcelanossos recursos naturais

2 Objetivo

O presente estudo objetiva dimensionar um futuro sistema de ar condicionadodo tipo VRF (fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova daUFRGS Seraacute realizada tambeacutem uma anaacutelise energeacutetica da edificaccedilatildeo para avaliar oconsumo energeacutetico anual e propor melhorias para reduccedilatildeo do mesmo tais comocontrole de iluminaccedilatildeo natural e peliacuteculas nas janelas Em uma etapa final seraacuteapresentado o tempo de retorno do possiacutevel investimento (payback ) a fim dedemonstrar a viabilidade econocircmica do projeto Para isso seratildeo utilizados osSoftwares EnergyPlus (2012) e Google SketchUp (2012) juntamente com o plug-inOpenStudio (2012)

3 Revisatildeo Bibliograacutefica

Para a revisatildeo bibliograacutefica foram de extrema importacircncia consultas realizadasaos trabalhos de diplomaccedilatildeo realizados anteriormente por outros colegas em todoseles foram feitas simulaccedilotildees termo energeacuteticas em edificaccedilotildees diversas utilizando asmesmas ferramentas computacionais que o presente trabalho

Primeiramente segundo Carotenuto (2009) os grandes responsaacuteveis peloconsumo de energia em uma edificaccedilatildeo de elevada ineacutercia teacutermica satildeo osequipamentos seguidos pela iluminaccedilatildeo interna e sistema de ar condicionado Foipossiacutevel ver isso claramente na realizaccedilatildeo deste trabalho

Souza W B 2010 comparou a eficiecircncia energeacutetica entre um sistema de arcondicionado por aacutegua gelada com o sistema VRF aplicado a um dos preacutedioshistoacutericos da UFRGS e concluiu que o sistema VRF foi significativamente maiseficiente que o de aacutegua gelada

Pozza F 2011 substituiu o sistema de climatizaccedilatildeo com sistema Split de umaresidecircncia localizada em uma das zonas mais frias do Brasil pela tecnologia VRF econcluiu que o gasto de energia do sistema de ar condicionado obteve uma reduccedilatildeode 328

Stein TS 2011 avaliou um edifiacutecio da cidade de Porto Alegre buscandoeconomia de energia e conforto teacutermico Ele substituiu o sistema de aacutegua geladaexistente na edificaccedilatildeo pelo sistema VRF Pocircde concluir que a utilizaccedilatildeo de vidros

com alto desempenho termo energeacutetico um bom aproveitamento da luz natural

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2

combinados com a substituiccedilatildeo do sistema de ar condicionado resultou em grandereduccedilatildeo do consumo energeacutetico do preacutedio

Ferronato J L H 2011 analisou a fachada norte do preacutedio da arquitetura daUFRGS que sofria com excessivo calor devido a sua grande aacuterea de janelas Concluiuque com a utilizaccedilatildeo de peliacuteculas controle de iluminaccedilatildeo nos ambientes somados adiferentes combinaccedilotildees de sombreamento externo nas fachadas conseguiu reduzir oefeito do sol na fachada e ainda reduzir o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo

4 Ferramentas Utilizadas

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio

O software Google SketchUp 8 eacute um programa de propriedade da Google disponibilizado gratuitamente em sua versatildeo mais simples Ele permite a modelagem3D e torna-se relevante ao projeto quando eacute usado em conjunto com o plug-inOpenStudio Este plug-in encontra-se atualmente na versatildeo 107 e permite que ousuaacuterio utilize as ferramentas padrotildees de desenho do Google SketchUp para criar eeditar zonas no EnergyPlus adequando a modelagem 3D a linguagem desteprograma O plug-in eacute distribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do Departamento deEnergia dos EUA (DOE)

42 EnergyPlus

O EnergyPlus eacute o programa oficial de simulaccedilatildeo de edificaccedilotildees doDepartamento de Energia dos EUA (DOE) dedicado a fazer simulaccedilotildees tendo emvista o comportamento teacutermico e o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo O programa eacutedistribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do DOE sendo utilizada neste trabalho aversatildeo 700

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus

A equaccedilatildeo do balanccedilo geral de energia das zonas eacute mostrada abaixo

1 1 1

( ) ( )surfacessl zones

N N N

Z Z i i i si z i p zi z

i i i

dT C Q h A T T m C T T

dt = = =

= + minus + minussum sum sumamp amp inf sup( ) ( ) p z sys p zm C T T m C T T infin

+ minus + minusamp amp (1)

Onde Z Z

dT C

dt eacute a energia acumulada na zona teacutermica

1

sl N

i

i

Q=

sum amp eacute o somatoacuterio das

cargas internas do ambiente1

( )surfaces N

i i si z

i

h A T T =

minussum eacute o fluxo de calor nas superfiacutecies da

zona inf ( ) p zm C T T infin

minusamp eacute fluxo de calor do ar de infiltraccedilatildeo1

( ) zones N

i p zi z

i

m C T T =

minussum amp eacute o

somatoacuterio dos fluxos de calor do ar de outras zonas e sup( )sys p zm C T T minusamp eacute o fluxo de

calor gerado pelo sistema de ar condicionadoQuando o ambiente for condicionado o balanccedilo de energia apresentado pela

equaccedilatildeo (1) deve ser nulo ou seja o termo referente ao fluxo de calor do aparelho dear condicionado deveraacute anular o somatoacuterio dos demais termos A equaccedilatildeo (2)apresenta o caacutelculo da carga teacutermica liacutequida da zona

inf

1 1 1

( ) ( ) ( )

surfacessl zones N N N

load i i i si z i p zi z p z

i i i

Q Q h A T T m C T T m C T T infin

= = =

= + minus + minus + minussum sum sumamp amp amp amp (2)

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3

A transmissatildeo de calor atraveacutes das superfiacutecies eacute calculada por funccedilotildees detransferecircncia (CTF ndash Conduction Transfer Function ) As equaccedilotildees (3) e (4) mostram aforma baacutesica de de um conjunto de CTFs para o fluxo de calor interno e externorespectivamente

1 1 1

( )nqnz nz

ki o i t j i t j o o t j o t j j ki t j

j j j

q t Z T Z T Y T Y T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (3)

1 1 1

( )nqnz nz

ko o i t j i t j o o t j o t j j ko t j

j j j

q t Y T Y T X T X T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (4)

Onde j X eacute o coeficiente CTF externo j=01nz jY eacute o coeficiente CTF de

conduccedilatildeo na superfiacutecie j=01nz j Z eacute o coeficiente CTF interno j=01nz jΦ eacute o

coeficiente CTF do fluxo de calor j=01nq iT eacute a temperatura da face interna da

superfiacutecie oT eacute a temperatura da face externa da superfiacutecie kiqprimeprime eacute o fluxo de calor por

conduccedilatildeo na face interna da superfiacutecie e koqprimeprime eacute o fluxo de calor por conduccedilatildeo na face

externa da superfiacutecie

Os coeficientes das equaccedilotildees CTF satildeo constantes que precisam serdeterminadas uma uacutenica vez para cada tipo de superfiacutecie A determinaccedilatildeo doscoeficientes eacute feita resolvendo-se as equaccedilotildees para um fluxo de calor conhecido Asoluccedilatildeo eacute determinada agrupando-se os conjuntos de CTFs em matrizes comomostrado em (5)

(5)

Onde A B C e D satildeo os coeficientes a serem determinados As matrizes deequaccedilotildees satildeo resolvidas atraveacutes de aproximaccedilotildees por diferenccedilas finitas

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback)

O periacuteodo de Payback eacute o tempo necessaacuterio para que o valor dos fluxos decaixa previstos e acumulados seja igual ao valor inicialmente investido Ou seja eacute otempo que um projeto leva para se pagar

Eacute um dos meacutetodos mais simples de avaliaccedilatildeo poreacutem eacute muito utilizado porempresas por incorporar riscos e proporcionar agraves mesmas a escolha de projetos queretornem o capital investido o quanto antes A equaccedilatildeo 6 mostra como o Payback pode ser calculado

(6)

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4

Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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5

(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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6

544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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7

510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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8

de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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Pietzsch DA Dimensionamento de um sistema VRF e anaacutelise energeacutetica parauma escola 2012 15 folhas Monografia (Trabalho de Conclusatildeo do Curso em

Engenharia Mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2012

Resumo

O presente trabalho buscou dimensionar um sistema de ar condicionado dotipo VRF ( fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova da UFRGSpara isso foi utilizado o software de simulaccedilotildees termo energeacuteticas EnergyPlus Aleacutemde dimensionar o sistema tambeacutem foram feitas propostas para reduccedilatildeo do consumoanual de energia tais como peliacuteculas nos vidros lacircmpadas LED e controles deiluminaccedilatildeo Tambeacutem foram realizadas anaacutelises do preccedilo de investimento das soluccedilotildeese seu possiacutevel tempo de retorno (Payback ) Ao final do trabalho a combinaccedilatildeocontroles de iluminaccedilatildeo e peliacuteculas 50 mostrou ser a soluccedilatildeo energeacutetica idealreduzindo em 20 o consumo anual de energia eleacutetrica da escola

Palavras chave EnergyPlus simulaccedilotildees termo energeacuteticas VRF LED PeliacuteculasControles de iluminaccedilatildeo Payback

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Pietzsch DA Sizing of a VRF system and energy analysis for a school 2012 15folhas Monografia (Trabalho de Conclusatildeo do Curso em Engenharia Mecacircnica)Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2012

Abstract

This work presents a VRF (Variable Refrigerant Flux) air conditioning system

sizing for UFRGS New Engineering School To do this a thermal-energetic simulation

software called EnergyPlus was used In addition to sizing the system proposals to

reduce the annual energy consumption like films on glass LED lights and lighting

controls were also made Quotations and the possible payback were made for these

proposals At the end of simulations the combination of lighting controls and Silver 50

films showed to be the ideal solution reducing 20 of school annual energyconsumption

Key words EnergyPlus thermal-energetic simulation VRF LED Films lightingcontrols Payback

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983123983157983149983265983154983145983151

1 Introduccedilatildeo 1

2 Objetivo 1

3 Revisatildeo Bibliograacutefica 1

4 Ferramentas Utilizadas 2

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio 2

42 EnergyPlus 2

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus 2

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback) 3

5 Apresentaccedilatildeo do Problema 4

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado 4

52 Edifiacutecio Base 4

53 Caracteriacutesticas Construtivas 5

54 Cargas Teacutermicas Internas 5

541 Pessoas 5

542 Iluminaccedilatildeo 5

543 Equipamentos 5

544 Infiltraccedilotildees 6

55 Sistema de Ar Condicionado 6

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo 6

57 Dias de Projeto 6

58 Arquivo Climaacutetico 6

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos 6

510 Consumo Base 7

6 Modificaccedilotildees Propostas 7

61

Peliacuteculas nos Vidros 7

62 Persianas Internas 7

63 Lacircmpadas LED 7

64 Controle de Iluminaccedilatildeo 8

7 Anaacutelises e Resultados 8

71 Peliacuteculas e Persianas 8

72 Lacircmpadas LED 9

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas 9

74 Controle de Iluminaccedilatildeo 10

75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas 11

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8 Tempo Retorno do Investimento (Payback ) 12

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica 12

82 Taxa de Juros 12

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado 12

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas 12

85 Retorno de Investimento em Persianas 12

86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED 13

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20 13

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo 13

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50 13

9 Comparaccedilatildeo Final 14

10 Conclusotildees 14

11 Referecircncias 15

Apecircndice I 16

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1

1 Introduccedilatildeo

Eacute cada vez mais frequente se falar em desenvolvimento sustentaacutevel epreservaccedilatildeo das reservas naturais em especial pelo expressivo crescimentopopulacional em todo o planeta e pelo consumo desenfreado de recursos naturais coma aceleraccedilatildeo do desenvolvimento mundial o estudo da eficiecircncia energeacutetica de

edificaccedilotildees se faz cada vez mais necessaacuterioNo ramo da construccedilatildeo civil os edifiacutecios satildeo uns dos maiores consumidores de

bens naturais com isso engenheiros e arquitetos tecircm oportunidades para colocar empraacutetica accedilotildees que reduzam a diminuiccedilatildeo das reservas naturais Medidas comoutilizaccedilatildeo de um sistema de ar-condicionado com menor consumo de energia melhoraproveitamento da luz natural adoccedilatildeo de lacircmpadas com maior eficiecircncia energeacuteticasatildeo apenas algumas das diversas possibilidades de reduccedilatildeo do consumo energeacutetico

Soluccedilotildees que visam a eficiecircncia energeacutetica satildeo cada vez mais valorizadas natildeoapenas por seguirem o caminho da sustentabilidade mas tambeacutem por apresentaramreduccedilatildeo de custos com energia Aplicaacute-las em uma grande edificaccedilatildeo de significativademanda energeacutetica como a Escola de Engenharia Nova natildeo apresenta somente umatrativo econocircmico mas tambeacutem ajuda a preservar ainda que em pequena parcelanossos recursos naturais

2 Objetivo

O presente estudo objetiva dimensionar um futuro sistema de ar condicionadodo tipo VRF (fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova daUFRGS Seraacute realizada tambeacutem uma anaacutelise energeacutetica da edificaccedilatildeo para avaliar oconsumo energeacutetico anual e propor melhorias para reduccedilatildeo do mesmo tais comocontrole de iluminaccedilatildeo natural e peliacuteculas nas janelas Em uma etapa final seraacuteapresentado o tempo de retorno do possiacutevel investimento (payback ) a fim dedemonstrar a viabilidade econocircmica do projeto Para isso seratildeo utilizados osSoftwares EnergyPlus (2012) e Google SketchUp (2012) juntamente com o plug-inOpenStudio (2012)

3 Revisatildeo Bibliograacutefica

Para a revisatildeo bibliograacutefica foram de extrema importacircncia consultas realizadasaos trabalhos de diplomaccedilatildeo realizados anteriormente por outros colegas em todoseles foram feitas simulaccedilotildees termo energeacuteticas em edificaccedilotildees diversas utilizando asmesmas ferramentas computacionais que o presente trabalho

Primeiramente segundo Carotenuto (2009) os grandes responsaacuteveis peloconsumo de energia em uma edificaccedilatildeo de elevada ineacutercia teacutermica satildeo osequipamentos seguidos pela iluminaccedilatildeo interna e sistema de ar condicionado Foipossiacutevel ver isso claramente na realizaccedilatildeo deste trabalho

Souza W B 2010 comparou a eficiecircncia energeacutetica entre um sistema de arcondicionado por aacutegua gelada com o sistema VRF aplicado a um dos preacutedioshistoacutericos da UFRGS e concluiu que o sistema VRF foi significativamente maiseficiente que o de aacutegua gelada

Pozza F 2011 substituiu o sistema de climatizaccedilatildeo com sistema Split de umaresidecircncia localizada em uma das zonas mais frias do Brasil pela tecnologia VRF econcluiu que o gasto de energia do sistema de ar condicionado obteve uma reduccedilatildeode 328

Stein TS 2011 avaliou um edifiacutecio da cidade de Porto Alegre buscandoeconomia de energia e conforto teacutermico Ele substituiu o sistema de aacutegua geladaexistente na edificaccedilatildeo pelo sistema VRF Pocircde concluir que a utilizaccedilatildeo de vidros

com alto desempenho termo energeacutetico um bom aproveitamento da luz natural

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2

combinados com a substituiccedilatildeo do sistema de ar condicionado resultou em grandereduccedilatildeo do consumo energeacutetico do preacutedio

Ferronato J L H 2011 analisou a fachada norte do preacutedio da arquitetura daUFRGS que sofria com excessivo calor devido a sua grande aacuterea de janelas Concluiuque com a utilizaccedilatildeo de peliacuteculas controle de iluminaccedilatildeo nos ambientes somados adiferentes combinaccedilotildees de sombreamento externo nas fachadas conseguiu reduzir oefeito do sol na fachada e ainda reduzir o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo

4 Ferramentas Utilizadas

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio

O software Google SketchUp 8 eacute um programa de propriedade da Google disponibilizado gratuitamente em sua versatildeo mais simples Ele permite a modelagem3D e torna-se relevante ao projeto quando eacute usado em conjunto com o plug-inOpenStudio Este plug-in encontra-se atualmente na versatildeo 107 e permite que ousuaacuterio utilize as ferramentas padrotildees de desenho do Google SketchUp para criar eeditar zonas no EnergyPlus adequando a modelagem 3D a linguagem desteprograma O plug-in eacute distribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do Departamento deEnergia dos EUA (DOE)

42 EnergyPlus

O EnergyPlus eacute o programa oficial de simulaccedilatildeo de edificaccedilotildees doDepartamento de Energia dos EUA (DOE) dedicado a fazer simulaccedilotildees tendo emvista o comportamento teacutermico e o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo O programa eacutedistribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do DOE sendo utilizada neste trabalho aversatildeo 700

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus

A equaccedilatildeo do balanccedilo geral de energia das zonas eacute mostrada abaixo

1 1 1

( ) ( )surfacessl zones

N N N

Z Z i i i si z i p zi z

i i i

dT C Q h A T T m C T T

dt = = =

= + minus + minussum sum sumamp amp inf sup( ) ( ) p z sys p zm C T T m C T T infin

+ minus + minusamp amp (1)

Onde Z Z

dT C

dt eacute a energia acumulada na zona teacutermica

1

sl N

i

i

Q=

sum amp eacute o somatoacuterio das

cargas internas do ambiente1

( )surfaces N

i i si z

i

h A T T =

minussum eacute o fluxo de calor nas superfiacutecies da

zona inf ( ) p zm C T T infin

minusamp eacute fluxo de calor do ar de infiltraccedilatildeo1

( ) zones N

i p zi z

i

m C T T =

minussum amp eacute o

somatoacuterio dos fluxos de calor do ar de outras zonas e sup( )sys p zm C T T minusamp eacute o fluxo de

calor gerado pelo sistema de ar condicionadoQuando o ambiente for condicionado o balanccedilo de energia apresentado pela

equaccedilatildeo (1) deve ser nulo ou seja o termo referente ao fluxo de calor do aparelho dear condicionado deveraacute anular o somatoacuterio dos demais termos A equaccedilatildeo (2)apresenta o caacutelculo da carga teacutermica liacutequida da zona

inf

1 1 1

( ) ( ) ( )

surfacessl zones N N N

load i i i si z i p zi z p z

i i i

Q Q h A T T m C T T m C T T infin

= = =

= + minus + minus + minussum sum sumamp amp amp amp (2)

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3

A transmissatildeo de calor atraveacutes das superfiacutecies eacute calculada por funccedilotildees detransferecircncia (CTF ndash Conduction Transfer Function ) As equaccedilotildees (3) e (4) mostram aforma baacutesica de de um conjunto de CTFs para o fluxo de calor interno e externorespectivamente

1 1 1

( )nqnz nz

ki o i t j i t j o o t j o t j j ki t j

j j j

q t Z T Z T Y T Y T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (3)

1 1 1

( )nqnz nz

ko o i t j i t j o o t j o t j j ko t j

j j j

q t Y T Y T X T X T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (4)

Onde j X eacute o coeficiente CTF externo j=01nz jY eacute o coeficiente CTF de

conduccedilatildeo na superfiacutecie j=01nz j Z eacute o coeficiente CTF interno j=01nz jΦ eacute o

coeficiente CTF do fluxo de calor j=01nq iT eacute a temperatura da face interna da

superfiacutecie oT eacute a temperatura da face externa da superfiacutecie kiqprimeprime eacute o fluxo de calor por

conduccedilatildeo na face interna da superfiacutecie e koqprimeprime eacute o fluxo de calor por conduccedilatildeo na face

externa da superfiacutecie

Os coeficientes das equaccedilotildees CTF satildeo constantes que precisam serdeterminadas uma uacutenica vez para cada tipo de superfiacutecie A determinaccedilatildeo doscoeficientes eacute feita resolvendo-se as equaccedilotildees para um fluxo de calor conhecido Asoluccedilatildeo eacute determinada agrupando-se os conjuntos de CTFs em matrizes comomostrado em (5)

(5)

Onde A B C e D satildeo os coeficientes a serem determinados As matrizes deequaccedilotildees satildeo resolvidas atraveacutes de aproximaccedilotildees por diferenccedilas finitas

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback)

O periacuteodo de Payback eacute o tempo necessaacuterio para que o valor dos fluxos decaixa previstos e acumulados seja igual ao valor inicialmente investido Ou seja eacute otempo que um projeto leva para se pagar

Eacute um dos meacutetodos mais simples de avaliaccedilatildeo poreacutem eacute muito utilizado porempresas por incorporar riscos e proporcionar agraves mesmas a escolha de projetos queretornem o capital investido o quanto antes A equaccedilatildeo 6 mostra como o Payback pode ser calculado

(6)

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4

Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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5

(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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17

Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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Pietzsch DA Sizing of a VRF system and energy analysis for a school 2012 15folhas Monografia (Trabalho de Conclusatildeo do Curso em Engenharia Mecacircnica)Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2012

Abstract

This work presents a VRF (Variable Refrigerant Flux) air conditioning system

sizing for UFRGS New Engineering School To do this a thermal-energetic simulation

software called EnergyPlus was used In addition to sizing the system proposals to

reduce the annual energy consumption like films on glass LED lights and lighting

controls were also made Quotations and the possible payback were made for these

proposals At the end of simulations the combination of lighting controls and Silver 50

films showed to be the ideal solution reducing 20 of school annual energyconsumption

Key words EnergyPlus thermal-energetic simulation VRF LED Films lightingcontrols Payback

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983123983157983149983265983154983145983151

1 Introduccedilatildeo 1

2 Objetivo 1

3 Revisatildeo Bibliograacutefica 1

4 Ferramentas Utilizadas 2

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio 2

42 EnergyPlus 2

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus 2

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback) 3

5 Apresentaccedilatildeo do Problema 4

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado 4

52 Edifiacutecio Base 4

53 Caracteriacutesticas Construtivas 5

54 Cargas Teacutermicas Internas 5

541 Pessoas 5

542 Iluminaccedilatildeo 5

543 Equipamentos 5

544 Infiltraccedilotildees 6

55 Sistema de Ar Condicionado 6

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo 6

57 Dias de Projeto 6

58 Arquivo Climaacutetico 6

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos 6

510 Consumo Base 7

6 Modificaccedilotildees Propostas 7

61

Peliacuteculas nos Vidros 7

62 Persianas Internas 7

63 Lacircmpadas LED 7

64 Controle de Iluminaccedilatildeo 8

7 Anaacutelises e Resultados 8

71 Peliacuteculas e Persianas 8

72 Lacircmpadas LED 9

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas 9

74 Controle de Iluminaccedilatildeo 10

75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas 11

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8 Tempo Retorno do Investimento (Payback ) 12

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica 12

82 Taxa de Juros 12

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado 12

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas 12

85 Retorno de Investimento em Persianas 12

86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED 13

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20 13

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo 13

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50 13

9 Comparaccedilatildeo Final 14

10 Conclusotildees 14

11 Referecircncias 15

Apecircndice I 16

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1

1 Introduccedilatildeo

Eacute cada vez mais frequente se falar em desenvolvimento sustentaacutevel epreservaccedilatildeo das reservas naturais em especial pelo expressivo crescimentopopulacional em todo o planeta e pelo consumo desenfreado de recursos naturais coma aceleraccedilatildeo do desenvolvimento mundial o estudo da eficiecircncia energeacutetica de

edificaccedilotildees se faz cada vez mais necessaacuterioNo ramo da construccedilatildeo civil os edifiacutecios satildeo uns dos maiores consumidores de

bens naturais com isso engenheiros e arquitetos tecircm oportunidades para colocar empraacutetica accedilotildees que reduzam a diminuiccedilatildeo das reservas naturais Medidas comoutilizaccedilatildeo de um sistema de ar-condicionado com menor consumo de energia melhoraproveitamento da luz natural adoccedilatildeo de lacircmpadas com maior eficiecircncia energeacuteticasatildeo apenas algumas das diversas possibilidades de reduccedilatildeo do consumo energeacutetico

Soluccedilotildees que visam a eficiecircncia energeacutetica satildeo cada vez mais valorizadas natildeoapenas por seguirem o caminho da sustentabilidade mas tambeacutem por apresentaramreduccedilatildeo de custos com energia Aplicaacute-las em uma grande edificaccedilatildeo de significativademanda energeacutetica como a Escola de Engenharia Nova natildeo apresenta somente umatrativo econocircmico mas tambeacutem ajuda a preservar ainda que em pequena parcelanossos recursos naturais

2 Objetivo

O presente estudo objetiva dimensionar um futuro sistema de ar condicionadodo tipo VRF (fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova daUFRGS Seraacute realizada tambeacutem uma anaacutelise energeacutetica da edificaccedilatildeo para avaliar oconsumo energeacutetico anual e propor melhorias para reduccedilatildeo do mesmo tais comocontrole de iluminaccedilatildeo natural e peliacuteculas nas janelas Em uma etapa final seraacuteapresentado o tempo de retorno do possiacutevel investimento (payback ) a fim dedemonstrar a viabilidade econocircmica do projeto Para isso seratildeo utilizados osSoftwares EnergyPlus (2012) e Google SketchUp (2012) juntamente com o plug-inOpenStudio (2012)

3 Revisatildeo Bibliograacutefica

Para a revisatildeo bibliograacutefica foram de extrema importacircncia consultas realizadasaos trabalhos de diplomaccedilatildeo realizados anteriormente por outros colegas em todoseles foram feitas simulaccedilotildees termo energeacuteticas em edificaccedilotildees diversas utilizando asmesmas ferramentas computacionais que o presente trabalho

Primeiramente segundo Carotenuto (2009) os grandes responsaacuteveis peloconsumo de energia em uma edificaccedilatildeo de elevada ineacutercia teacutermica satildeo osequipamentos seguidos pela iluminaccedilatildeo interna e sistema de ar condicionado Foipossiacutevel ver isso claramente na realizaccedilatildeo deste trabalho

Souza W B 2010 comparou a eficiecircncia energeacutetica entre um sistema de arcondicionado por aacutegua gelada com o sistema VRF aplicado a um dos preacutedioshistoacutericos da UFRGS e concluiu que o sistema VRF foi significativamente maiseficiente que o de aacutegua gelada

Pozza F 2011 substituiu o sistema de climatizaccedilatildeo com sistema Split de umaresidecircncia localizada em uma das zonas mais frias do Brasil pela tecnologia VRF econcluiu que o gasto de energia do sistema de ar condicionado obteve uma reduccedilatildeode 328

Stein TS 2011 avaliou um edifiacutecio da cidade de Porto Alegre buscandoeconomia de energia e conforto teacutermico Ele substituiu o sistema de aacutegua geladaexistente na edificaccedilatildeo pelo sistema VRF Pocircde concluir que a utilizaccedilatildeo de vidros

com alto desempenho termo energeacutetico um bom aproveitamento da luz natural

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2

combinados com a substituiccedilatildeo do sistema de ar condicionado resultou em grandereduccedilatildeo do consumo energeacutetico do preacutedio

Ferronato J L H 2011 analisou a fachada norte do preacutedio da arquitetura daUFRGS que sofria com excessivo calor devido a sua grande aacuterea de janelas Concluiuque com a utilizaccedilatildeo de peliacuteculas controle de iluminaccedilatildeo nos ambientes somados adiferentes combinaccedilotildees de sombreamento externo nas fachadas conseguiu reduzir oefeito do sol na fachada e ainda reduzir o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo

4 Ferramentas Utilizadas

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio

O software Google SketchUp 8 eacute um programa de propriedade da Google disponibilizado gratuitamente em sua versatildeo mais simples Ele permite a modelagem3D e torna-se relevante ao projeto quando eacute usado em conjunto com o plug-inOpenStudio Este plug-in encontra-se atualmente na versatildeo 107 e permite que ousuaacuterio utilize as ferramentas padrotildees de desenho do Google SketchUp para criar eeditar zonas no EnergyPlus adequando a modelagem 3D a linguagem desteprograma O plug-in eacute distribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do Departamento deEnergia dos EUA (DOE)

42 EnergyPlus

O EnergyPlus eacute o programa oficial de simulaccedilatildeo de edificaccedilotildees doDepartamento de Energia dos EUA (DOE) dedicado a fazer simulaccedilotildees tendo emvista o comportamento teacutermico e o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo O programa eacutedistribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do DOE sendo utilizada neste trabalho aversatildeo 700

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus

A equaccedilatildeo do balanccedilo geral de energia das zonas eacute mostrada abaixo

1 1 1

( ) ( )surfacessl zones

N N N

Z Z i i i si z i p zi z

i i i

dT C Q h A T T m C T T

dt = = =

= + minus + minussum sum sumamp amp inf sup( ) ( ) p z sys p zm C T T m C T T infin

+ minus + minusamp amp (1)

Onde Z Z

dT C

dt eacute a energia acumulada na zona teacutermica

1

sl N

i

i

Q=

sum amp eacute o somatoacuterio das

cargas internas do ambiente1

( )surfaces N

i i si z

i

h A T T =

minussum eacute o fluxo de calor nas superfiacutecies da

zona inf ( ) p zm C T T infin

minusamp eacute fluxo de calor do ar de infiltraccedilatildeo1

( ) zones N

i p zi z

i

m C T T =

minussum amp eacute o

somatoacuterio dos fluxos de calor do ar de outras zonas e sup( )sys p zm C T T minusamp eacute o fluxo de

calor gerado pelo sistema de ar condicionadoQuando o ambiente for condicionado o balanccedilo de energia apresentado pela

equaccedilatildeo (1) deve ser nulo ou seja o termo referente ao fluxo de calor do aparelho dear condicionado deveraacute anular o somatoacuterio dos demais termos A equaccedilatildeo (2)apresenta o caacutelculo da carga teacutermica liacutequida da zona

inf

1 1 1

( ) ( ) ( )

surfacessl zones N N N

load i i i si z i p zi z p z

i i i

Q Q h A T T m C T T m C T T infin

= = =

= + minus + minus + minussum sum sumamp amp amp amp (2)

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3

A transmissatildeo de calor atraveacutes das superfiacutecies eacute calculada por funccedilotildees detransferecircncia (CTF ndash Conduction Transfer Function ) As equaccedilotildees (3) e (4) mostram aforma baacutesica de de um conjunto de CTFs para o fluxo de calor interno e externorespectivamente

1 1 1

( )nqnz nz

ki o i t j i t j o o t j o t j j ki t j

j j j

q t Z T Z T Y T Y T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (3)

1 1 1

( )nqnz nz

ko o i t j i t j o o t j o t j j ko t j

j j j

q t Y T Y T X T X T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (4)

Onde j X eacute o coeficiente CTF externo j=01nz jY eacute o coeficiente CTF de

conduccedilatildeo na superfiacutecie j=01nz j Z eacute o coeficiente CTF interno j=01nz jΦ eacute o

coeficiente CTF do fluxo de calor j=01nq iT eacute a temperatura da face interna da

superfiacutecie oT eacute a temperatura da face externa da superfiacutecie kiqprimeprime eacute o fluxo de calor por

conduccedilatildeo na face interna da superfiacutecie e koqprimeprime eacute o fluxo de calor por conduccedilatildeo na face

externa da superfiacutecie

Os coeficientes das equaccedilotildees CTF satildeo constantes que precisam serdeterminadas uma uacutenica vez para cada tipo de superfiacutecie A determinaccedilatildeo doscoeficientes eacute feita resolvendo-se as equaccedilotildees para um fluxo de calor conhecido Asoluccedilatildeo eacute determinada agrupando-se os conjuntos de CTFs em matrizes comomostrado em (5)

(5)

Onde A B C e D satildeo os coeficientes a serem determinados As matrizes deequaccedilotildees satildeo resolvidas atraveacutes de aproximaccedilotildees por diferenccedilas finitas

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback)

O periacuteodo de Payback eacute o tempo necessaacuterio para que o valor dos fluxos decaixa previstos e acumulados seja igual ao valor inicialmente investido Ou seja eacute otempo que um projeto leva para se pagar

Eacute um dos meacutetodos mais simples de avaliaccedilatildeo poreacutem eacute muito utilizado porempresas por incorporar riscos e proporcionar agraves mesmas a escolha de projetos queretornem o capital investido o quanto antes A equaccedilatildeo 6 mostra como o Payback pode ser calculado

(6)

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4

Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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983123983157983149983265983154983145983151

1 Introduccedilatildeo 1

2 Objetivo 1

3 Revisatildeo Bibliograacutefica 1

4 Ferramentas Utilizadas 2

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio 2

42 EnergyPlus 2

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus 2

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback) 3

5 Apresentaccedilatildeo do Problema 4

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado 4

52 Edifiacutecio Base 4

53 Caracteriacutesticas Construtivas 5

54 Cargas Teacutermicas Internas 5

541 Pessoas 5

542 Iluminaccedilatildeo 5

543 Equipamentos 5

544 Infiltraccedilotildees 6

55 Sistema de Ar Condicionado 6

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo 6

57 Dias de Projeto 6

58 Arquivo Climaacutetico 6

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos 6

510 Consumo Base 7

6 Modificaccedilotildees Propostas 7

61

Peliacuteculas nos Vidros 7

62 Persianas Internas 7

63 Lacircmpadas LED 7

64 Controle de Iluminaccedilatildeo 8

7 Anaacutelises e Resultados 8

71 Peliacuteculas e Persianas 8

72 Lacircmpadas LED 9

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas 9

74 Controle de Iluminaccedilatildeo 10

75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas 11

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8 Tempo Retorno do Investimento (Payback ) 12

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica 12

82 Taxa de Juros 12

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado 12

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas 12

85 Retorno de Investimento em Persianas 12

86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED 13

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20 13

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo 13

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50 13

9 Comparaccedilatildeo Final 14

10 Conclusotildees 14

11 Referecircncias 15

Apecircndice I 16

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1

1 Introduccedilatildeo

Eacute cada vez mais frequente se falar em desenvolvimento sustentaacutevel epreservaccedilatildeo das reservas naturais em especial pelo expressivo crescimentopopulacional em todo o planeta e pelo consumo desenfreado de recursos naturais coma aceleraccedilatildeo do desenvolvimento mundial o estudo da eficiecircncia energeacutetica de

edificaccedilotildees se faz cada vez mais necessaacuterioNo ramo da construccedilatildeo civil os edifiacutecios satildeo uns dos maiores consumidores de

bens naturais com isso engenheiros e arquitetos tecircm oportunidades para colocar empraacutetica accedilotildees que reduzam a diminuiccedilatildeo das reservas naturais Medidas comoutilizaccedilatildeo de um sistema de ar-condicionado com menor consumo de energia melhoraproveitamento da luz natural adoccedilatildeo de lacircmpadas com maior eficiecircncia energeacuteticasatildeo apenas algumas das diversas possibilidades de reduccedilatildeo do consumo energeacutetico

Soluccedilotildees que visam a eficiecircncia energeacutetica satildeo cada vez mais valorizadas natildeoapenas por seguirem o caminho da sustentabilidade mas tambeacutem por apresentaramreduccedilatildeo de custos com energia Aplicaacute-las em uma grande edificaccedilatildeo de significativademanda energeacutetica como a Escola de Engenharia Nova natildeo apresenta somente umatrativo econocircmico mas tambeacutem ajuda a preservar ainda que em pequena parcelanossos recursos naturais

2 Objetivo

O presente estudo objetiva dimensionar um futuro sistema de ar condicionadodo tipo VRF (fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova daUFRGS Seraacute realizada tambeacutem uma anaacutelise energeacutetica da edificaccedilatildeo para avaliar oconsumo energeacutetico anual e propor melhorias para reduccedilatildeo do mesmo tais comocontrole de iluminaccedilatildeo natural e peliacuteculas nas janelas Em uma etapa final seraacuteapresentado o tempo de retorno do possiacutevel investimento (payback ) a fim dedemonstrar a viabilidade econocircmica do projeto Para isso seratildeo utilizados osSoftwares EnergyPlus (2012) e Google SketchUp (2012) juntamente com o plug-inOpenStudio (2012)

3 Revisatildeo Bibliograacutefica

Para a revisatildeo bibliograacutefica foram de extrema importacircncia consultas realizadasaos trabalhos de diplomaccedilatildeo realizados anteriormente por outros colegas em todoseles foram feitas simulaccedilotildees termo energeacuteticas em edificaccedilotildees diversas utilizando asmesmas ferramentas computacionais que o presente trabalho

Primeiramente segundo Carotenuto (2009) os grandes responsaacuteveis peloconsumo de energia em uma edificaccedilatildeo de elevada ineacutercia teacutermica satildeo osequipamentos seguidos pela iluminaccedilatildeo interna e sistema de ar condicionado Foipossiacutevel ver isso claramente na realizaccedilatildeo deste trabalho

Souza W B 2010 comparou a eficiecircncia energeacutetica entre um sistema de arcondicionado por aacutegua gelada com o sistema VRF aplicado a um dos preacutedioshistoacutericos da UFRGS e concluiu que o sistema VRF foi significativamente maiseficiente que o de aacutegua gelada

Pozza F 2011 substituiu o sistema de climatizaccedilatildeo com sistema Split de umaresidecircncia localizada em uma das zonas mais frias do Brasil pela tecnologia VRF econcluiu que o gasto de energia do sistema de ar condicionado obteve uma reduccedilatildeode 328

Stein TS 2011 avaliou um edifiacutecio da cidade de Porto Alegre buscandoeconomia de energia e conforto teacutermico Ele substituiu o sistema de aacutegua geladaexistente na edificaccedilatildeo pelo sistema VRF Pocircde concluir que a utilizaccedilatildeo de vidros

com alto desempenho termo energeacutetico um bom aproveitamento da luz natural

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combinados com a substituiccedilatildeo do sistema de ar condicionado resultou em grandereduccedilatildeo do consumo energeacutetico do preacutedio

Ferronato J L H 2011 analisou a fachada norte do preacutedio da arquitetura daUFRGS que sofria com excessivo calor devido a sua grande aacuterea de janelas Concluiuque com a utilizaccedilatildeo de peliacuteculas controle de iluminaccedilatildeo nos ambientes somados adiferentes combinaccedilotildees de sombreamento externo nas fachadas conseguiu reduzir oefeito do sol na fachada e ainda reduzir o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo

4 Ferramentas Utilizadas

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio

O software Google SketchUp 8 eacute um programa de propriedade da Google disponibilizado gratuitamente em sua versatildeo mais simples Ele permite a modelagem3D e torna-se relevante ao projeto quando eacute usado em conjunto com o plug-inOpenStudio Este plug-in encontra-se atualmente na versatildeo 107 e permite que ousuaacuterio utilize as ferramentas padrotildees de desenho do Google SketchUp para criar eeditar zonas no EnergyPlus adequando a modelagem 3D a linguagem desteprograma O plug-in eacute distribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do Departamento deEnergia dos EUA (DOE)

42 EnergyPlus

O EnergyPlus eacute o programa oficial de simulaccedilatildeo de edificaccedilotildees doDepartamento de Energia dos EUA (DOE) dedicado a fazer simulaccedilotildees tendo emvista o comportamento teacutermico e o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo O programa eacutedistribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do DOE sendo utilizada neste trabalho aversatildeo 700

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus

A equaccedilatildeo do balanccedilo geral de energia das zonas eacute mostrada abaixo

1 1 1

( ) ( )surfacessl zones

N N N

Z Z i i i si z i p zi z

i i i

dT C Q h A T T m C T T

dt = = =

= + minus + minussum sum sumamp amp inf sup( ) ( ) p z sys p zm C T T m C T T infin

+ minus + minusamp amp (1)

Onde Z Z

dT C

dt eacute a energia acumulada na zona teacutermica

1

sl N

i

i

Q=

sum amp eacute o somatoacuterio das

cargas internas do ambiente1

( )surfaces N

i i si z

i

h A T T =

minussum eacute o fluxo de calor nas superfiacutecies da

zona inf ( ) p zm C T T infin

minusamp eacute fluxo de calor do ar de infiltraccedilatildeo1

( ) zones N

i p zi z

i

m C T T =

minussum amp eacute o

somatoacuterio dos fluxos de calor do ar de outras zonas e sup( )sys p zm C T T minusamp eacute o fluxo de

calor gerado pelo sistema de ar condicionadoQuando o ambiente for condicionado o balanccedilo de energia apresentado pela

equaccedilatildeo (1) deve ser nulo ou seja o termo referente ao fluxo de calor do aparelho dear condicionado deveraacute anular o somatoacuterio dos demais termos A equaccedilatildeo (2)apresenta o caacutelculo da carga teacutermica liacutequida da zona

inf

1 1 1

( ) ( ) ( )

surfacessl zones N N N

load i i i si z i p zi z p z

i i i

Q Q h A T T m C T T m C T T infin

= = =

= + minus + minus + minussum sum sumamp amp amp amp (2)

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A transmissatildeo de calor atraveacutes das superfiacutecies eacute calculada por funccedilotildees detransferecircncia (CTF ndash Conduction Transfer Function ) As equaccedilotildees (3) e (4) mostram aforma baacutesica de de um conjunto de CTFs para o fluxo de calor interno e externorespectivamente

1 1 1

( )nqnz nz

ki o i t j i t j o o t j o t j j ki t j

j j j

q t Z T Z T Y T Y T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (3)

1 1 1

( )nqnz nz

ko o i t j i t j o o t j o t j j ko t j

j j j

q t Y T Y T X T X T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (4)

Onde j X eacute o coeficiente CTF externo j=01nz jY eacute o coeficiente CTF de

conduccedilatildeo na superfiacutecie j=01nz j Z eacute o coeficiente CTF interno j=01nz jΦ eacute o

coeficiente CTF do fluxo de calor j=01nq iT eacute a temperatura da face interna da

superfiacutecie oT eacute a temperatura da face externa da superfiacutecie kiqprimeprime eacute o fluxo de calor por

conduccedilatildeo na face interna da superfiacutecie e koqprimeprime eacute o fluxo de calor por conduccedilatildeo na face

externa da superfiacutecie

Os coeficientes das equaccedilotildees CTF satildeo constantes que precisam serdeterminadas uma uacutenica vez para cada tipo de superfiacutecie A determinaccedilatildeo doscoeficientes eacute feita resolvendo-se as equaccedilotildees para um fluxo de calor conhecido Asoluccedilatildeo eacute determinada agrupando-se os conjuntos de CTFs em matrizes comomostrado em (5)

(5)

Onde A B C e D satildeo os coeficientes a serem determinados As matrizes deequaccedilotildees satildeo resolvidas atraveacutes de aproximaccedilotildees por diferenccedilas finitas

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback)

O periacuteodo de Payback eacute o tempo necessaacuterio para que o valor dos fluxos decaixa previstos e acumulados seja igual ao valor inicialmente investido Ou seja eacute otempo que um projeto leva para se pagar

Eacute um dos meacutetodos mais simples de avaliaccedilatildeo poreacutem eacute muito utilizado porempresas por incorporar riscos e proporcionar agraves mesmas a escolha de projetos queretornem o capital investido o quanto antes A equaccedilatildeo 6 mostra como o Payback pode ser calculado

(6)

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4

Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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8 Tempo Retorno do Investimento (Payback ) 12

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica 12

82 Taxa de Juros 12

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado 12

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas 12

85 Retorno de Investimento em Persianas 12

86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED 13

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20 13

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo 13

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50 13

9 Comparaccedilatildeo Final 14

10 Conclusotildees 14

11 Referecircncias 15

Apecircndice I 16

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1

1 Introduccedilatildeo

Eacute cada vez mais frequente se falar em desenvolvimento sustentaacutevel epreservaccedilatildeo das reservas naturais em especial pelo expressivo crescimentopopulacional em todo o planeta e pelo consumo desenfreado de recursos naturais coma aceleraccedilatildeo do desenvolvimento mundial o estudo da eficiecircncia energeacutetica de

edificaccedilotildees se faz cada vez mais necessaacuterioNo ramo da construccedilatildeo civil os edifiacutecios satildeo uns dos maiores consumidores de

bens naturais com isso engenheiros e arquitetos tecircm oportunidades para colocar empraacutetica accedilotildees que reduzam a diminuiccedilatildeo das reservas naturais Medidas comoutilizaccedilatildeo de um sistema de ar-condicionado com menor consumo de energia melhoraproveitamento da luz natural adoccedilatildeo de lacircmpadas com maior eficiecircncia energeacuteticasatildeo apenas algumas das diversas possibilidades de reduccedilatildeo do consumo energeacutetico

Soluccedilotildees que visam a eficiecircncia energeacutetica satildeo cada vez mais valorizadas natildeoapenas por seguirem o caminho da sustentabilidade mas tambeacutem por apresentaramreduccedilatildeo de custos com energia Aplicaacute-las em uma grande edificaccedilatildeo de significativademanda energeacutetica como a Escola de Engenharia Nova natildeo apresenta somente umatrativo econocircmico mas tambeacutem ajuda a preservar ainda que em pequena parcelanossos recursos naturais

2 Objetivo

O presente estudo objetiva dimensionar um futuro sistema de ar condicionadodo tipo VRF (fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova daUFRGS Seraacute realizada tambeacutem uma anaacutelise energeacutetica da edificaccedilatildeo para avaliar oconsumo energeacutetico anual e propor melhorias para reduccedilatildeo do mesmo tais comocontrole de iluminaccedilatildeo natural e peliacuteculas nas janelas Em uma etapa final seraacuteapresentado o tempo de retorno do possiacutevel investimento (payback ) a fim dedemonstrar a viabilidade econocircmica do projeto Para isso seratildeo utilizados osSoftwares EnergyPlus (2012) e Google SketchUp (2012) juntamente com o plug-inOpenStudio (2012)

3 Revisatildeo Bibliograacutefica

Para a revisatildeo bibliograacutefica foram de extrema importacircncia consultas realizadasaos trabalhos de diplomaccedilatildeo realizados anteriormente por outros colegas em todoseles foram feitas simulaccedilotildees termo energeacuteticas em edificaccedilotildees diversas utilizando asmesmas ferramentas computacionais que o presente trabalho

Primeiramente segundo Carotenuto (2009) os grandes responsaacuteveis peloconsumo de energia em uma edificaccedilatildeo de elevada ineacutercia teacutermica satildeo osequipamentos seguidos pela iluminaccedilatildeo interna e sistema de ar condicionado Foipossiacutevel ver isso claramente na realizaccedilatildeo deste trabalho

Souza W B 2010 comparou a eficiecircncia energeacutetica entre um sistema de arcondicionado por aacutegua gelada com o sistema VRF aplicado a um dos preacutedioshistoacutericos da UFRGS e concluiu que o sistema VRF foi significativamente maiseficiente que o de aacutegua gelada

Pozza F 2011 substituiu o sistema de climatizaccedilatildeo com sistema Split de umaresidecircncia localizada em uma das zonas mais frias do Brasil pela tecnologia VRF econcluiu que o gasto de energia do sistema de ar condicionado obteve uma reduccedilatildeode 328

Stein TS 2011 avaliou um edifiacutecio da cidade de Porto Alegre buscandoeconomia de energia e conforto teacutermico Ele substituiu o sistema de aacutegua geladaexistente na edificaccedilatildeo pelo sistema VRF Pocircde concluir que a utilizaccedilatildeo de vidros

com alto desempenho termo energeacutetico um bom aproveitamento da luz natural

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2

combinados com a substituiccedilatildeo do sistema de ar condicionado resultou em grandereduccedilatildeo do consumo energeacutetico do preacutedio

Ferronato J L H 2011 analisou a fachada norte do preacutedio da arquitetura daUFRGS que sofria com excessivo calor devido a sua grande aacuterea de janelas Concluiuque com a utilizaccedilatildeo de peliacuteculas controle de iluminaccedilatildeo nos ambientes somados adiferentes combinaccedilotildees de sombreamento externo nas fachadas conseguiu reduzir oefeito do sol na fachada e ainda reduzir o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo

4 Ferramentas Utilizadas

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio

O software Google SketchUp 8 eacute um programa de propriedade da Google disponibilizado gratuitamente em sua versatildeo mais simples Ele permite a modelagem3D e torna-se relevante ao projeto quando eacute usado em conjunto com o plug-inOpenStudio Este plug-in encontra-se atualmente na versatildeo 107 e permite que ousuaacuterio utilize as ferramentas padrotildees de desenho do Google SketchUp para criar eeditar zonas no EnergyPlus adequando a modelagem 3D a linguagem desteprograma O plug-in eacute distribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do Departamento deEnergia dos EUA (DOE)

42 EnergyPlus

O EnergyPlus eacute o programa oficial de simulaccedilatildeo de edificaccedilotildees doDepartamento de Energia dos EUA (DOE) dedicado a fazer simulaccedilotildees tendo emvista o comportamento teacutermico e o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo O programa eacutedistribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do DOE sendo utilizada neste trabalho aversatildeo 700

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus

A equaccedilatildeo do balanccedilo geral de energia das zonas eacute mostrada abaixo

1 1 1

( ) ( )surfacessl zones

N N N

Z Z i i i si z i p zi z

i i i

dT C Q h A T T m C T T

dt = = =

= + minus + minussum sum sumamp amp inf sup( ) ( ) p z sys p zm C T T m C T T infin

+ minus + minusamp amp (1)

Onde Z Z

dT C

dt eacute a energia acumulada na zona teacutermica

1

sl N

i

i

Q=

sum amp eacute o somatoacuterio das

cargas internas do ambiente1

( )surfaces N

i i si z

i

h A T T =

minussum eacute o fluxo de calor nas superfiacutecies da

zona inf ( ) p zm C T T infin

minusamp eacute fluxo de calor do ar de infiltraccedilatildeo1

( ) zones N

i p zi z

i

m C T T =

minussum amp eacute o

somatoacuterio dos fluxos de calor do ar de outras zonas e sup( )sys p zm C T T minusamp eacute o fluxo de

calor gerado pelo sistema de ar condicionadoQuando o ambiente for condicionado o balanccedilo de energia apresentado pela

equaccedilatildeo (1) deve ser nulo ou seja o termo referente ao fluxo de calor do aparelho dear condicionado deveraacute anular o somatoacuterio dos demais termos A equaccedilatildeo (2)apresenta o caacutelculo da carga teacutermica liacutequida da zona

inf

1 1 1

( ) ( ) ( )

surfacessl zones N N N

load i i i si z i p zi z p z

i i i

Q Q h A T T m C T T m C T T infin

= = =

= + minus + minus + minussum sum sumamp amp amp amp (2)

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3

A transmissatildeo de calor atraveacutes das superfiacutecies eacute calculada por funccedilotildees detransferecircncia (CTF ndash Conduction Transfer Function ) As equaccedilotildees (3) e (4) mostram aforma baacutesica de de um conjunto de CTFs para o fluxo de calor interno e externorespectivamente

1 1 1

( )nqnz nz

ki o i t j i t j o o t j o t j j ki t j

j j j

q t Z T Z T Y T Y T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (3)

1 1 1

( )nqnz nz

ko o i t j i t j o o t j o t j j ko t j

j j j

q t Y T Y T X T X T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (4)

Onde j X eacute o coeficiente CTF externo j=01nz jY eacute o coeficiente CTF de

conduccedilatildeo na superfiacutecie j=01nz j Z eacute o coeficiente CTF interno j=01nz jΦ eacute o

coeficiente CTF do fluxo de calor j=01nq iT eacute a temperatura da face interna da

superfiacutecie oT eacute a temperatura da face externa da superfiacutecie kiqprimeprime eacute o fluxo de calor por

conduccedilatildeo na face interna da superfiacutecie e koqprimeprime eacute o fluxo de calor por conduccedilatildeo na face

externa da superfiacutecie

Os coeficientes das equaccedilotildees CTF satildeo constantes que precisam serdeterminadas uma uacutenica vez para cada tipo de superfiacutecie A determinaccedilatildeo doscoeficientes eacute feita resolvendo-se as equaccedilotildees para um fluxo de calor conhecido Asoluccedilatildeo eacute determinada agrupando-se os conjuntos de CTFs em matrizes comomostrado em (5)

(5)

Onde A B C e D satildeo os coeficientes a serem determinados As matrizes deequaccedilotildees satildeo resolvidas atraveacutes de aproximaccedilotildees por diferenccedilas finitas

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback)

O periacuteodo de Payback eacute o tempo necessaacuterio para que o valor dos fluxos decaixa previstos e acumulados seja igual ao valor inicialmente investido Ou seja eacute otempo que um projeto leva para se pagar

Eacute um dos meacutetodos mais simples de avaliaccedilatildeo poreacutem eacute muito utilizado porempresas por incorporar riscos e proporcionar agraves mesmas a escolha de projetos queretornem o capital investido o quanto antes A equaccedilatildeo 6 mostra como o Payback pode ser calculado

(6)

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4

Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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1

1 Introduccedilatildeo

Eacute cada vez mais frequente se falar em desenvolvimento sustentaacutevel epreservaccedilatildeo das reservas naturais em especial pelo expressivo crescimentopopulacional em todo o planeta e pelo consumo desenfreado de recursos naturais coma aceleraccedilatildeo do desenvolvimento mundial o estudo da eficiecircncia energeacutetica de

edificaccedilotildees se faz cada vez mais necessaacuterioNo ramo da construccedilatildeo civil os edifiacutecios satildeo uns dos maiores consumidores de

bens naturais com isso engenheiros e arquitetos tecircm oportunidades para colocar empraacutetica accedilotildees que reduzam a diminuiccedilatildeo das reservas naturais Medidas comoutilizaccedilatildeo de um sistema de ar-condicionado com menor consumo de energia melhoraproveitamento da luz natural adoccedilatildeo de lacircmpadas com maior eficiecircncia energeacuteticasatildeo apenas algumas das diversas possibilidades de reduccedilatildeo do consumo energeacutetico

Soluccedilotildees que visam a eficiecircncia energeacutetica satildeo cada vez mais valorizadas natildeoapenas por seguirem o caminho da sustentabilidade mas tambeacutem por apresentaramreduccedilatildeo de custos com energia Aplicaacute-las em uma grande edificaccedilatildeo de significativademanda energeacutetica como a Escola de Engenharia Nova natildeo apresenta somente umatrativo econocircmico mas tambeacutem ajuda a preservar ainda que em pequena parcelanossos recursos naturais

2 Objetivo

O presente estudo objetiva dimensionar um futuro sistema de ar condicionadodo tipo VRF (fluxo refrigerante variaacutevel) para a Escola de Engenharia Nova daUFRGS Seraacute realizada tambeacutem uma anaacutelise energeacutetica da edificaccedilatildeo para avaliar oconsumo energeacutetico anual e propor melhorias para reduccedilatildeo do mesmo tais comocontrole de iluminaccedilatildeo natural e peliacuteculas nas janelas Em uma etapa final seraacuteapresentado o tempo de retorno do possiacutevel investimento (payback ) a fim dedemonstrar a viabilidade econocircmica do projeto Para isso seratildeo utilizados osSoftwares EnergyPlus (2012) e Google SketchUp (2012) juntamente com o plug-inOpenStudio (2012)

3 Revisatildeo Bibliograacutefica

Para a revisatildeo bibliograacutefica foram de extrema importacircncia consultas realizadasaos trabalhos de diplomaccedilatildeo realizados anteriormente por outros colegas em todoseles foram feitas simulaccedilotildees termo energeacuteticas em edificaccedilotildees diversas utilizando asmesmas ferramentas computacionais que o presente trabalho

Primeiramente segundo Carotenuto (2009) os grandes responsaacuteveis peloconsumo de energia em uma edificaccedilatildeo de elevada ineacutercia teacutermica satildeo osequipamentos seguidos pela iluminaccedilatildeo interna e sistema de ar condicionado Foipossiacutevel ver isso claramente na realizaccedilatildeo deste trabalho

Souza W B 2010 comparou a eficiecircncia energeacutetica entre um sistema de arcondicionado por aacutegua gelada com o sistema VRF aplicado a um dos preacutedioshistoacutericos da UFRGS e concluiu que o sistema VRF foi significativamente maiseficiente que o de aacutegua gelada

Pozza F 2011 substituiu o sistema de climatizaccedilatildeo com sistema Split de umaresidecircncia localizada em uma das zonas mais frias do Brasil pela tecnologia VRF econcluiu que o gasto de energia do sistema de ar condicionado obteve uma reduccedilatildeode 328

Stein TS 2011 avaliou um edifiacutecio da cidade de Porto Alegre buscandoeconomia de energia e conforto teacutermico Ele substituiu o sistema de aacutegua geladaexistente na edificaccedilatildeo pelo sistema VRF Pocircde concluir que a utilizaccedilatildeo de vidros

com alto desempenho termo energeacutetico um bom aproveitamento da luz natural

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2

combinados com a substituiccedilatildeo do sistema de ar condicionado resultou em grandereduccedilatildeo do consumo energeacutetico do preacutedio

Ferronato J L H 2011 analisou a fachada norte do preacutedio da arquitetura daUFRGS que sofria com excessivo calor devido a sua grande aacuterea de janelas Concluiuque com a utilizaccedilatildeo de peliacuteculas controle de iluminaccedilatildeo nos ambientes somados adiferentes combinaccedilotildees de sombreamento externo nas fachadas conseguiu reduzir oefeito do sol na fachada e ainda reduzir o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo

4 Ferramentas Utilizadas

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio

O software Google SketchUp 8 eacute um programa de propriedade da Google disponibilizado gratuitamente em sua versatildeo mais simples Ele permite a modelagem3D e torna-se relevante ao projeto quando eacute usado em conjunto com o plug-inOpenStudio Este plug-in encontra-se atualmente na versatildeo 107 e permite que ousuaacuterio utilize as ferramentas padrotildees de desenho do Google SketchUp para criar eeditar zonas no EnergyPlus adequando a modelagem 3D a linguagem desteprograma O plug-in eacute distribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do Departamento deEnergia dos EUA (DOE)

42 EnergyPlus

O EnergyPlus eacute o programa oficial de simulaccedilatildeo de edificaccedilotildees doDepartamento de Energia dos EUA (DOE) dedicado a fazer simulaccedilotildees tendo emvista o comportamento teacutermico e o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo O programa eacutedistribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do DOE sendo utilizada neste trabalho aversatildeo 700

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus

A equaccedilatildeo do balanccedilo geral de energia das zonas eacute mostrada abaixo

1 1 1

( ) ( )surfacessl zones

N N N

Z Z i i i si z i p zi z

i i i

dT C Q h A T T m C T T

dt = = =

= + minus + minussum sum sumamp amp inf sup( ) ( ) p z sys p zm C T T m C T T infin

+ minus + minusamp amp (1)

Onde Z Z

dT C

dt eacute a energia acumulada na zona teacutermica

1

sl N

i

i

Q=

sum amp eacute o somatoacuterio das

cargas internas do ambiente1

( )surfaces N

i i si z

i

h A T T =

minussum eacute o fluxo de calor nas superfiacutecies da

zona inf ( ) p zm C T T infin

minusamp eacute fluxo de calor do ar de infiltraccedilatildeo1

( ) zones N

i p zi z

i

m C T T =

minussum amp eacute o

somatoacuterio dos fluxos de calor do ar de outras zonas e sup( )sys p zm C T T minusamp eacute o fluxo de

calor gerado pelo sistema de ar condicionadoQuando o ambiente for condicionado o balanccedilo de energia apresentado pela

equaccedilatildeo (1) deve ser nulo ou seja o termo referente ao fluxo de calor do aparelho dear condicionado deveraacute anular o somatoacuterio dos demais termos A equaccedilatildeo (2)apresenta o caacutelculo da carga teacutermica liacutequida da zona

inf

1 1 1

( ) ( ) ( )

surfacessl zones N N N

load i i i si z i p zi z p z

i i i

Q Q h A T T m C T T m C T T infin

= = =

= + minus + minus + minussum sum sumamp amp amp amp (2)

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3

A transmissatildeo de calor atraveacutes das superfiacutecies eacute calculada por funccedilotildees detransferecircncia (CTF ndash Conduction Transfer Function ) As equaccedilotildees (3) e (4) mostram aforma baacutesica de de um conjunto de CTFs para o fluxo de calor interno e externorespectivamente

1 1 1

( )nqnz nz

ki o i t j i t j o o t j o t j j ki t j

j j j

q t Z T Z T Y T Y T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (3)

1 1 1

( )nqnz nz

ko o i t j i t j o o t j o t j j ko t j

j j j

q t Y T Y T X T X T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (4)

Onde j X eacute o coeficiente CTF externo j=01nz jY eacute o coeficiente CTF de

conduccedilatildeo na superfiacutecie j=01nz j Z eacute o coeficiente CTF interno j=01nz jΦ eacute o

coeficiente CTF do fluxo de calor j=01nq iT eacute a temperatura da face interna da

superfiacutecie oT eacute a temperatura da face externa da superfiacutecie kiqprimeprime eacute o fluxo de calor por

conduccedilatildeo na face interna da superfiacutecie e koqprimeprime eacute o fluxo de calor por conduccedilatildeo na face

externa da superfiacutecie

Os coeficientes das equaccedilotildees CTF satildeo constantes que precisam serdeterminadas uma uacutenica vez para cada tipo de superfiacutecie A determinaccedilatildeo doscoeficientes eacute feita resolvendo-se as equaccedilotildees para um fluxo de calor conhecido Asoluccedilatildeo eacute determinada agrupando-se os conjuntos de CTFs em matrizes comomostrado em (5)

(5)

Onde A B C e D satildeo os coeficientes a serem determinados As matrizes deequaccedilotildees satildeo resolvidas atraveacutes de aproximaccedilotildees por diferenccedilas finitas

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback)

O periacuteodo de Payback eacute o tempo necessaacuterio para que o valor dos fluxos decaixa previstos e acumulados seja igual ao valor inicialmente investido Ou seja eacute otempo que um projeto leva para se pagar

Eacute um dos meacutetodos mais simples de avaliaccedilatildeo poreacutem eacute muito utilizado porempresas por incorporar riscos e proporcionar agraves mesmas a escolha de projetos queretornem o capital investido o quanto antes A equaccedilatildeo 6 mostra como o Payback pode ser calculado

(6)

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4

Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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2

combinados com a substituiccedilatildeo do sistema de ar condicionado resultou em grandereduccedilatildeo do consumo energeacutetico do preacutedio

Ferronato J L H 2011 analisou a fachada norte do preacutedio da arquitetura daUFRGS que sofria com excessivo calor devido a sua grande aacuterea de janelas Concluiuque com a utilizaccedilatildeo de peliacuteculas controle de iluminaccedilatildeo nos ambientes somados adiferentes combinaccedilotildees de sombreamento externo nas fachadas conseguiu reduzir oefeito do sol na fachada e ainda reduzir o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo

4 Ferramentas Utilizadas

41 Google SketchUp 8 e OpenStudio

O software Google SketchUp 8 eacute um programa de propriedade da Google disponibilizado gratuitamente em sua versatildeo mais simples Ele permite a modelagem3D e torna-se relevante ao projeto quando eacute usado em conjunto com o plug-inOpenStudio Este plug-in encontra-se atualmente na versatildeo 107 e permite que ousuaacuterio utilize as ferramentas padrotildees de desenho do Google SketchUp para criar eeditar zonas no EnergyPlus adequando a modelagem 3D a linguagem desteprograma O plug-in eacute distribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do Departamento deEnergia dos EUA (DOE)

42 EnergyPlus

O EnergyPlus eacute o programa oficial de simulaccedilatildeo de edificaccedilotildees doDepartamento de Energia dos EUA (DOE) dedicado a fazer simulaccedilotildees tendo emvista o comportamento teacutermico e o consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo O programa eacutedistribuiacutedo gratuitamente atraveacutes da paacutegina do DOE sendo utilizada neste trabalho aversatildeo 700

421 Modo de Funcionamento do Energy Plus

A equaccedilatildeo do balanccedilo geral de energia das zonas eacute mostrada abaixo

1 1 1

( ) ( )surfacessl zones

N N N

Z Z i i i si z i p zi z

i i i

dT C Q h A T T m C T T

dt = = =

= + minus + minussum sum sumamp amp inf sup( ) ( ) p z sys p zm C T T m C T T infin

+ minus + minusamp amp (1)

Onde Z Z

dT C

dt eacute a energia acumulada na zona teacutermica

1

sl N

i

i

Q=

sum amp eacute o somatoacuterio das

cargas internas do ambiente1

( )surfaces N

i i si z

i

h A T T =

minussum eacute o fluxo de calor nas superfiacutecies da

zona inf ( ) p zm C T T infin

minusamp eacute fluxo de calor do ar de infiltraccedilatildeo1

( ) zones N

i p zi z

i

m C T T =

minussum amp eacute o

somatoacuterio dos fluxos de calor do ar de outras zonas e sup( )sys p zm C T T minusamp eacute o fluxo de

calor gerado pelo sistema de ar condicionadoQuando o ambiente for condicionado o balanccedilo de energia apresentado pela

equaccedilatildeo (1) deve ser nulo ou seja o termo referente ao fluxo de calor do aparelho dear condicionado deveraacute anular o somatoacuterio dos demais termos A equaccedilatildeo (2)apresenta o caacutelculo da carga teacutermica liacutequida da zona

inf

1 1 1

( ) ( ) ( )

surfacessl zones N N N

load i i i si z i p zi z p z

i i i

Q Q h A T T m C T T m C T T infin

= = =

= + minus + minus + minussum sum sumamp amp amp amp (2)

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3

A transmissatildeo de calor atraveacutes das superfiacutecies eacute calculada por funccedilotildees detransferecircncia (CTF ndash Conduction Transfer Function ) As equaccedilotildees (3) e (4) mostram aforma baacutesica de de um conjunto de CTFs para o fluxo de calor interno e externorespectivamente

1 1 1

( )nqnz nz

ki o i t j i t j o o t j o t j j ki t j

j j j

q t Z T Z T Y T Y T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (3)

1 1 1

( )nqnz nz

ko o i t j i t j o o t j o t j j ko t j

j j j

q t Y T Y T X T X T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (4)

Onde j X eacute o coeficiente CTF externo j=01nz jY eacute o coeficiente CTF de

conduccedilatildeo na superfiacutecie j=01nz j Z eacute o coeficiente CTF interno j=01nz jΦ eacute o

coeficiente CTF do fluxo de calor j=01nq iT eacute a temperatura da face interna da

superfiacutecie oT eacute a temperatura da face externa da superfiacutecie kiqprimeprime eacute o fluxo de calor por

conduccedilatildeo na face interna da superfiacutecie e koqprimeprime eacute o fluxo de calor por conduccedilatildeo na face

externa da superfiacutecie

Os coeficientes das equaccedilotildees CTF satildeo constantes que precisam serdeterminadas uma uacutenica vez para cada tipo de superfiacutecie A determinaccedilatildeo doscoeficientes eacute feita resolvendo-se as equaccedilotildees para um fluxo de calor conhecido Asoluccedilatildeo eacute determinada agrupando-se os conjuntos de CTFs em matrizes comomostrado em (5)

(5)

Onde A B C e D satildeo os coeficientes a serem determinados As matrizes deequaccedilotildees satildeo resolvidas atraveacutes de aproximaccedilotildees por diferenccedilas finitas

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback)

O periacuteodo de Payback eacute o tempo necessaacuterio para que o valor dos fluxos decaixa previstos e acumulados seja igual ao valor inicialmente investido Ou seja eacute otempo que um projeto leva para se pagar

Eacute um dos meacutetodos mais simples de avaliaccedilatildeo poreacutem eacute muito utilizado porempresas por incorporar riscos e proporcionar agraves mesmas a escolha de projetos queretornem o capital investido o quanto antes A equaccedilatildeo 6 mostra como o Payback pode ser calculado

(6)

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4

Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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5

(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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6

544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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7

510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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A transmissatildeo de calor atraveacutes das superfiacutecies eacute calculada por funccedilotildees detransferecircncia (CTF ndash Conduction Transfer Function ) As equaccedilotildees (3) e (4) mostram aforma baacutesica de de um conjunto de CTFs para o fluxo de calor interno e externorespectivamente

1 1 1

( )nqnz nz

ki o i t j i t j o o t j o t j j ki t j

j j j

q t Z T Z T Y T Y T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (3)

1 1 1

( )nqnz nz

ko o i t j i t j o o t j o t j j ko t j

j j j

q t Y T Y T X T X T qδ δ δ minus minus minus

= = =

primeprime primeprime= minus minus + + + Φsum sum sum (4)

Onde j X eacute o coeficiente CTF externo j=01nz jY eacute o coeficiente CTF de

conduccedilatildeo na superfiacutecie j=01nz j Z eacute o coeficiente CTF interno j=01nz jΦ eacute o

coeficiente CTF do fluxo de calor j=01nq iT eacute a temperatura da face interna da

superfiacutecie oT eacute a temperatura da face externa da superfiacutecie kiqprimeprime eacute o fluxo de calor por

conduccedilatildeo na face interna da superfiacutecie e koqprimeprime eacute o fluxo de calor por conduccedilatildeo na face

externa da superfiacutecie

Os coeficientes das equaccedilotildees CTF satildeo constantes que precisam serdeterminadas uma uacutenica vez para cada tipo de superfiacutecie A determinaccedilatildeo doscoeficientes eacute feita resolvendo-se as equaccedilotildees para um fluxo de calor conhecido Asoluccedilatildeo eacute determinada agrupando-se os conjuntos de CTFs em matrizes comomostrado em (5)

(5)

Onde A B C e D satildeo os coeficientes a serem determinados As matrizes deequaccedilotildees satildeo resolvidas atraveacutes de aproximaccedilotildees por diferenccedilas finitas

43 Caacutelculo de Retorno do Investimento (Payback)

O periacuteodo de Payback eacute o tempo necessaacuterio para que o valor dos fluxos decaixa previstos e acumulados seja igual ao valor inicialmente investido Ou seja eacute otempo que um projeto leva para se pagar

Eacute um dos meacutetodos mais simples de avaliaccedilatildeo poreacutem eacute muito utilizado porempresas por incorporar riscos e proporcionar agraves mesmas a escolha de projetos queretornem o capital investido o quanto antes A equaccedilatildeo 6 mostra como o Payback pode ser calculado

(6)

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4

Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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Onde A eacute o valor inicial do investimento B eacute o retorno (anual mensal diaacuterio)esperado eacute a taxa de juros esperada (anual mensal diaacuteria) e eacute o tempo (anosmeses dias) Para este projeto o tempo eacute considerado em anos e a taxa de juros eacute ainflaccedilatildeo anual

5 Apresentaccedilatildeo do ProblemaO atual preacutedio da Escola de Engenharia Nova da UFRGS natildeo conta com um

sistema de ar condicionado em todos os ambientes necessaacuterios Pretende-se em umareforma condicionar todas as salas necessaacuterias para um maior conforto dos alunos efuncionaacuterios Atualmente as salas condicionadas contam com aparelhos Splitconvencionais ou de parede o que polui a fachada do preacutedio com diversas maacutequinasexternas conforme a figura 51

Figura 51 Situaccedilatildeo atual da fachada norte

Como apoacutes a reforma a fachada do preacutedio deveraacute ficar limpa de maacutequinasaparentes buscou-se um sistema onde as unidades externas ou condensadoras

sejam acopladas agrave vaacuterias unidades internas ao mesmo tempo resolvendo assim oproblema da fachada Aleacutem disso haacute tambeacutem a necessidade de cada sala contar comsua proacutepria unidade interna ou evaporadora pois devido a grande diversidade dosusos das salas (aula laboratoacuterios gabinetes) pode haver discordacircncia entre osusuaacuterios sobre quando ou como utilizar o sistema de condicionamento de ar Devido aessa restriccedilatildeo descartou-se a utilizaccedilatildeo de um sistema de dutos pois este natildeopossibilita o controle individual por zona Visando essas restriccedilotildees e baseado emestudos feitos em monografias anteriores adotou-se o sistema do tipo VRF (fluxorefrigerante variaacutevel) que aleacutem de atender as exigecircncias apresenta um reduzidoconsumo energeacutetico quando comparado a outros sistemas

Outro presente problema esta na fachada norte do preacutedio que sofre com umagrande incidecircncia solar devido a grande superfiacutecie de vidros pela qual eacute composta Istoresulta em problemas de aquecimento e de ofuscamento da visatildeo devido ao excessode calor e luz respectivamente O alto consumo energeacutetico da edificaccedilatildeo eacute outro fatora ser combatido

51 Dimensionamento do Sistema de Ar Condicionado

Para dimensionar o sistema de ar condicionado eacute necessaacuteria uma seacuterie dedados de entrada aleacutem do modelo fiacutesico que eacute feito no GOOGLE SKETCHUP (2011)em conjunto com o Plugin OPENSTUDIO (2011)

52 Edifiacutecio Base

O modelo inicial tem como base o preacutedio da Engenharia Nova da UFRGS e foisimulado do primeiro ao seacutetimo pavimento (ver figura 52) com exceccedilatildeo do segundo

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(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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(biblioteca) e do bloco norte do quinto pavimento pois estes jaacute contam com sistemasde ar condicionado adequados Todos os pavimentos simulados contam com seuproacuteprio sistema VRF sendo utilizadas duas unidades condensadoras para o primeiropavimento uma para o quinto e quatro para os demais pavimentos A aacuterea totalcondicionada eacute de 5740 msup2

Figura 52 Modelo utilizado na simulaccedilatildeo

53 Caracteriacutesticas Construtivas

As paredes externas satildeo compostas com 300 mm de tijolo maciccedilo com 25 mmde reboco em ambos os lados As paredes internas satildeo compostas de tijolo maciccedilo de100 mm de espessura com 25 mm de reboco em ambos os lados O piso do primeiropavimento eacute composto por 300 mm de tijolo maciccedilo (para simular a terra abaixo dopiso) e concreto pesado com 300 mm Os pisos dos pavimentos superiores satildeocompostos por concreto pesado com 100 mm de espessura A cobertura eacute compostapor concreto pesado de100 mm de espessura e isolamento teacutermico As janelasexternas possuem vidros claros com espessura de 3 mm

54 Cargas Teacutermicas Internas

As cargas teacutermicas internas correspondem a fontes de calor que satildeo liberadaspara os ambientes Essa liberaccedilatildeo interna de calor eacute atribuiacuteda aos equipamentosinternos pessoas iluminaccedilatildeo e infiltraccedilatildeo

541 Pessoas

Para a ocupaccedilatildeo das pessoas foi realizado uma avaliaccedilatildeo em cada zona parase obter um valor mais proacuteximo da realidade Considerou-se que cada pessoa dissipa120 W com fraccedilatildeo radiante igual a 42 baseados nas recomendaccedilotildees da ASHRAE(2005)

542 Iluminaccedilatildeo

Para iluminaccedilatildeo baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005) foi adotadauma taxa de 15 Wmsup2 com fraccedilatildeo radiante igual a 37 e fraccedilatildeo visiacutevel (eficiecircncia dalacircmpada) de 18 As lacircmpadas satildeo do tipo fluorescente de tubo

543 Equipamentos

Para os equipamentos tambeacutem foi realizado um avaliaccedilatildeo zona a zona poisestes variam muito em toda a edificaccedilatildeo Para todos eles a fraccedilatildeo radiante utilizada foide 30 baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

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Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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544 Infiltraccedilotildees

Para infiltraccedilotildees baseado nas recomendaccedilotildees da ASHRAE (2005)considerou-se em todos os ambientes uma taxa de 05 trocas de ar por hora dovolume ambiental

55 Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado adotado foi o VRF (fluxo refrigerante variaacutevel)Este sistema possui semelhanccedila com aos tradicionais Split porem para uma uacutenicacondensadora eacute possiacutevel acoplar diversas evaporadoras O VRF ainda gera grandeeconomia de energia pois possui componentes eletrocircnicos que permitem variar avazatildeo de refrigerante de acordo com a carga teacutermica instantacircnea de cada zonafazendo com que a condensadora use menos potecircncia Foram utilizadas duasunidades condensadoras para o primeiro pavimento uma para o quinto e quatro paraos demais pavimentos

56 Cronogramas de Ocupaccedilatildeo

Para realizar as simulaccedilotildees eacute necessaacuterio informar a frequecircncia de ocupaccedilatildeo eutilizaccedilatildeo das pessoas lacircmpadas equipamentos e o sistema de ar condicionadoatuantes no preacutedio O cronograma (Schedule) eacute feito colocando-se valores de 0(ningueacutem ou nada) a 1 (tudo ou todos) para cada hora de todos os dias da semanaincluindo finais de semana e feriados

57 Dias de Projeto

Para dimensionar o sistema de ar condicionado ou seja determinar aspotecircncias de refrigeraccedilatildeo e aquecimento satildeo utilizados os dias de projeto que satildeodias definidos pela ASHRAE (2005) como sendo os mais criacuteticos durante o ano todo

isto eacute aqueles que iratildeo exigir a maior potecircncia do ar condicionado sendo eles 21 2223 e 24 de janeiro e 21 22 23 de julho Os meses de janeiro e julho satildeo os escolhidospor apresentarem as maiores temperaturas de veratildeo e inverno respectivamente Paraas temperaturas de controle do termostato considerou-se 22 ordmC para o inverno e 25 ordmCpara o veratildeo

58 Arquivo Climaacutetico

Para a simulaccedilatildeo anual o programa utiliza um arquivo climaacutetico que eacute umacompilaccedilatildeo de mediccedilotildees por 12 anos ou mais e montagem estatiacutestica de duasformas TRY (Test Reference Year ) ou TMY (Test Metereological Year ) Satildeocompostos por mediccedilotildees horaacuterias ao longo de um ano o que significa 8760 dados

horaacuterios de temperatura umidade e velocidade do ar radiaccedilatildeo solar total e difusadireccedilatildeo do vento e outras Na montagem do arquivo TRY eacute escolhido o ano maisrepresentativo entre os medidos resultando em um ano que ocorreu e na montagemTMY satildeo escolhidos os meses mais representativos entre os anos medidos e o anoresultante eacute uma conjugaccedilatildeo de meses de anos diferentes sendo um ano que natildeoexistiu Para este trabalho utilizou-se o TMY

59 Seleccedilatildeo de Equipamentos

Com todas as variaacuteveis de entrada definidas eacute possiacutevel simular e definir aspotecircncias da maacutequinas internas e externas do sistema de ar condicionado Osresultados obtidos e as maacutequinas selecionadas para cada zona encontram-se no

Apecircndice A

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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510 Consumo Base

Para se obter um padratildeo de comparaccedilatildeo foi calculado o consumo energeacuteticoanual do preacutedio base a figura 54 ilustra a distribuiccedilatildeo do consumo referente a cadafator que consome energia Para o preacutedio considerou-se o sistema de ar condicionadoVRF e as persianas das janelas sempre abertas

Figura 54 Consumo Energeacutetico Anual Base

O consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo estaacute em torno de 120000000kWbullh sendo a maior contribuiccedilatildeo por parte dos equipamentos internos(computadores maacutequinas aparelhos de laboratoacuterio) com 39 seguido pelas luzesinternas com 29 refrigeraccedilatildeo com 24 aquecimento com 5 e por uacuteltimo osventiladores com 3

6 Modificaccedilotildees Propostas

Visando reduzir o consumo energeacutetico da escola foram avaliadas diversasmodificaccedilotildees em relaccedilatildeo ao preacutedio atual A seguir uma breve descriccedilatildeo das

modificaccedilotildees propostas

61 Peliacuteculas nos Vidros

As peliacuteculas diminuem a incidecircncia solar nas salas diminuindo assim apotecircncia necessaacuteria para refrigerar a sala (veratildeo) Entretanto no inverno tem-se oefeito contraacuterio ou seja elas fazem com que o ar condicionado use mais potecircnciapara aquecer a sala A iluminaccedilatildeo dos ambientes tambeacutem diminui visto que aspeliacuteculas tambeacutem bloqueiam a incidecircncia luminosa Foram testados trecircs tipos depeliacuteculas diferentes com 50 35 e 20 de transmissatildeo luminosa e 40 25 e 10 detransmissatildeo de calor respectivamente O numero que aparece no nome das peliacuteculaseacute referente agrave transmissatildeo luminosa

62 Persianas Internas

As persianas tecircm a mesma funccedilatildeo das peliacuteculas poreacutem elas permitem ousuaacuterio abrir ou fecha-las de acordo com sua vontade ou necessidade As persianasescolhidas satildeo constituiacutedas de alumiacutenio com espessura de 25mm

63 Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED tecircm sido cada vez mais utilizadas quando se buscaeficiecircncia energeacutetica Eacute conhecido que sua eficiecircncia eacute 80 maior que as lacircmpadasincandescentes e 50 maior do que as lacircmpadas fluorescentes Sua vida uacutetil pode

chegar ateacute 50000 horas o que reduz o gasto com trocas de lacircmpadas Por se tratar

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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15

11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

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Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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de uma tecnologia nova seu preccedilo ainda eacute elevado quando comparado com os dosoutros tipos de lacircmpadas

64 Controle de Iluminaccedilatildeo

O controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) satildeo controles eletrocircnicos que ajustam a

potecircncia das lacircmpadas conforme a quantidade de luz natural que entra no ambienteSe a luz natural for suficiente para iluminar toda a sala o sistema pode ateacute desligar aslacircmpadas gerando assim uma grande economia de energia Para a simulaccedilatildeoconsiderou-se um setpoint de 500 lux que significa dizer que quanto mais perto ailuminaccedilatildeo natural chegar a esse valor menos potecircncia seratildeo exigidas das lacircmpadasForam utilizados de 1 a 2 controles por sala variando conforme a aacuterea das mesmasAs peliacuteculas e persianas fechadas prejudicam o desempenho desse sistema devido asua baixa transmissatildeo luminosa

7 Anaacutelises e Resultados

71 Peliacuteculas e Persianas

Primeiramente analisou-se a variaccedilatildeo do consumo de energia utilizando-se trecircstipos de peliacuteculas da empresa SolarGard (2012) ou utilizando persianas de alumiacuteniosempre fechadas Os resultados obtidos podem ser observados na tabela 71

Tabela 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico conforme peliacuteculas e persianas

Original[kWbullhano]

Peliacutecula[kWbullhano] Reduccedilatildeo em

Silver 50 1170292 1158765 10 Silver 35 1170292 1154881 13 Bronze 20 1170292 1150960 17 Persianas SempreFechadas 1170292 1155675 13

Entre as peliacuteculas a Bronze 20 apresentou a maior reduccedilatildeo no consumo deenergia com reduccedilatildeo de 17 do consumo total As persianas por sua vezreduziram 13 da energia anual consumida A figura 71 mostra a variaccedilatildeo doconsumo de energia anual utilizando a peliacutecula Bronze 20 ou Persianas

Figura 71 Reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual via peliacuteculas e persianas

A peliacutecula Bronze 20 apresentou a principal reduccedilatildeo no gasto de energia porrefrigeraccedilatildeo em 72 contra 63 das persianas Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assimgastos por super dimensionamento Contudo ouve um aumento de 6 noaquecimento contra 9 das persianas devido agrave reduccedilatildeo da entrada de calor solarnas salas Ainda pode se observar uma diminuiccedilatildeo de 8 no consumo eleacutetrico dosventiladores contra 6 das persianas devido ao menor uso dos condicionadores dear A baixa reduccedilatildeo de consumo energeacutetico anual total (17 e 13 ) utilizandoestas soluccedilotildees se deve pelo fato da maior parcela da energia gasta ser dominadapelos equipamentos internos e iluminaccedilatildeo e natildeo ao sistema de ar condicionado

72 Lacircmpadas LED

Na simulaccedilatildeo com lacircmpadas LED foram alteradas as eficiecircncias das lacircmpadasde 18 para 36 e a taxa de iluminaccedilatildeo passou de 15 para 9 Wmsup2 A figura 72mostra a reduccedilatildeo do consumo energeacutetico obtido com esta soluccedilatildeo em comparaccedilatildeocom o preacutedio com as persianas sempre fechadas

Figura 72 Variaccedilatildeo de consumo energeacutetico anual utilizando lacircmpadas LED

O uso das lacircmpadas LED apresentou uma reduccedilatildeo do consumo de energia poriluminaccedilatildeo interna de 40 A energia gasta para refrigerar os ambientes foi reduzidaem 13 Contudo devido a menor quantidade de lacircmpadas necessaacuteria e a maioreficiecircncia das mesmas a energia necessaacuteria para aquecer os ambientes teve umaumento de 21 pois agora menos calor eacute liberado pelas lacircmpadas O consumo totalda edificaccedilatildeo apresentou uma baixa de 13 Ao reduzir a potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente os equipamentos evitando assim gastospor super dimensionamento

73 Combinaccedilatildeo LED e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes a simulaccedilatildeo das lacircmpadas LED buscou-se integrar esta soluccedilatildeo com ouso da peliacutecula mais relevante Bronze 20 ou o uso das persianas sempre fechadasA figura 73 mostra a variaccedilatildeo do consumo energeacutetico utilizando peliacuteculas oupersianas em conjunto com as lacircmpadas LED

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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Figura 73 Consumo de energia anual combinando LED e Peliacuteculas ou Persianas

Com relaccedilatildeo ao preacutedio base a combinaccedilatildeo LED e peliacutecula Bronze 20 mostrou-se mais eficiente 15 na energia gasta por refrigeraccedilatildeo e reduzindo 143 doconsumo total do preacutedio contra 138 considerando as persianas sempre fechadas

74 Controle de Iluminaccedilatildeo

Os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foram aplicados em todos osambientes que possuem janelas Cada controle pode atender uma aacuterea de ateacute 35 msup2uma vez que aacuterea da sala ultrapasse este valor satildeo necessaacuterios mais pontos decontrole Por limitaccedilotildees do ENERGYPLUS o numero de controles natildeo pocircde exceder adois Como setpoint foi definido 500 Lux medidos a 08 m do solo altura equivalente ade mesas comuns de escritoacuterio A figura 74 mostra a reduccedilatildeo consumo de energia emcomparaccedilatildeo com o preacutedio base

Figura 24 Reduccedilatildeo de gasto energeacutetico anual devido a dimerizaccedilatildeo

Esta soluccedilatildeo apresentou uma reduccedilatildeo de energia gasta na iluminaccedilatildeo internade 66 O consumo energeacutetico por refrigeraccedilatildeo teve uma baixa de 11 enquanto oconsumo dos ventiladores foi reduzido em 9 O aquecimento teve seu gasto deenergia aumentado em 14 devido a menor utilizaccedilatildeo das lacircmpadas econsequentemente menor calor liberado por elas De maneira geral esta soluccedilatildeoapresentou uma reduccedilatildeo de 21 no consumo energeacutetico anual da edificaccedilatildeo Aoreduzir a potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo eacute possiacutevel selecionar novamente osequipamentos evitando assim gastos por super dimensionamento

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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15

11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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75 Combinaccedilatildeo Controle de iluminaccedilatildeo e Peliacuteculas ou Persianas

Apoacutes simular o controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) buscou-se integrar omesmo com o uso de peliacuteculas ou persianas sempre fechadas A figura 75 apresentaa comparaccedilatildeo entre as diferentes possibilidades

Figura 75 Consumo de energia anual utilizando dimerizaccedilatildeo e peliacuteculas ou persianas

A peliacutecula mais eficiente para este caso passa a ser aquela que transmite maisluz ou seja a Silver 50 Comparando com o preacutedio base a combinaccedilatildeo dimerizaccedilatildeo epeliacutecula Silver 50 apresentou uma reduccedilatildeo de 15 na refrigeraccedilatildeo 62 nailuminaccedilatildeo interna e 205 no consumo de energia total anual da edificaccedilatildeoAnalisando a figura acima eacute possiacutevel perceber que as peliacuteculas ou persianas fechadasprejudicam a dimerizaccedilatildeo pois elas diminuem a entrada de luz natural nas salasexigindo mais potecircncia da iluminaccedilatildeo interna As figuras 76 e 77 ilustram distribuiccedilatildeoda iluminaccedilatildeo natural utilizando ou natildeo peliacuteculas ou persianas

Figura 76 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural sem peliacuteculas ou persianas

Figura 77 Distribuiccedilatildeo da iluminaccedilatildeo natural com peliacutecula Bronze 20

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Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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14

9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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12

Ambos os mapas de iluminaccedilatildeo foram tirados no mesmo dia e horaacuterio 21 demarccedilo agraves 15 horas (equinoacutecio) conforme orientaccedilatildeo da ASHRAE (2005) Eacute possiacutevelperceber que quando natildeo se utiliza peliacutecula a sala fica muito mais iluminada comtodos os pontos acima do setpoint de 500 lux neste caso as lacircmpadas estariamcompletamente desligadas Poreacutem com a adiccedilatildeo da peliacutecula a iluminaccedilatildeo natural caiudrasticamente quase nenhum ponto da sala atingiu o setpoint especificado nestecaso as lacircmpadas estariam parcialmente ligadas

8 Tempo Retorno do Investimento (Payback )

Para validar o investimento em todas essas possiacuteveis soluccedilotildees foramcalculados os Payback de todas as principais melhorias

81 Preccedilo da Energia Eleacutetrica

Para se obter a economia financeira referente a reduccedilatildeo do gasto energeacutetico eacutenecessaacuterio saber o quanto se paga pela energia Atualmente o preccedilo da energiaeleacutetrica para preacutedios puacuteblicos esta em torno de 049 R$ kWbullh (CEEE 2012)

82 Taxa de Juros

A taxa de juros considerada foi referente a inflaccedilatildeo anual A inflaccedilatildeo brasileiradeve girar em torno de 6 ateacute 2016 (Estadatildeo 2012) Sendo essa a taxa de jurosutilizada no calculo

83 Preccedilo do sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado incluindo maacutequinas controles tubulaccedilotildees einstalaccedilatildeo foi orccedilado pela empresa Hitachi (2012) no valor de 17 milhotildees de reais Apotecircncia total de refrigeraccedilatildeo necessaacuteria para a edificaccedilatildeo eacute de 1229 kW ou 350 TR

(toneladas de refrigeraccedilatildeo) Assim pode-se admitir um custo de 485700 R$ por TR

84 Retorno de investimento em Peliacuteculas

Todas as peliacuteculas simuladas foram orccediladas pela empresa Insulfilm (2012) em41 R$msup2 incluindo instalaccedilatildeo A aacuterea somada das janelas eacute de 1380 msup2 totalizandoum investimento de R$ 5520000 A peliacutecula com melhor desempenho quandoempregada sozinha Bronze 20 gera uma economia de 950000 R$ por ano Aleacutemdisso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 8 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 28 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 13700000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que seja

considerada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de sete anos

85 Retorno de Investimento em Persianas

As Persianas foram orccediladas pela empresa Bela Art (2012) em R$ 13000000para 164 moacutedulos instalados e garantia de 2 anos A economia gerada com estasoluccedilatildeo eacute de R$ 716200 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo reduz em 67 a potecircncianecessaacuteria para os condicionadores de ar ou seja 235 TR o que representa umareduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 11414000

Portanto considerando a economia gerada com a reduccedilatildeo da potecircncia dosistema de ar condicionado o Payback calculado conforme o item 43 eacute de 2 anos e6 meses

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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17

Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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86 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED

As lacircmpadas LED foram orccediladas pela empresa Volun (2012) para um total de2665 lacircmpadas de 20 W em R$ 13029000 com garantia de qualidade de 3 anos eincluindo frete A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$ 7342700 por ano Aleacutem

disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 105 na potecircncia necessaacuteria pararefrigeraccedilatildeo ou seja 368 TR o que em economia financeira representa uma reduccedilatildeono gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$ 17850000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos

87 Retorno de investimento em Lacircmpadas LED e Peliacutecula Bronze 20

Somando os orccedilamentos das lacircmpadas LED com o das peliacuteculas se obteacutem uminvestimento de R$ 18549000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute de R$8187700 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 12 na

potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 42 TR o que em economia financeirarepresenta uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de ar condicionado de R$20400000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de dois anos e setemeses

88 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo

Os valores meacutedios para os controles de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) foramfornecidos pela empresa APS (2012) seu investimento total incluindo lacircmpadasreatores dimerizaacuteveis controles e instalaccedilatildeo eacute de R$ 11300000 Esta soluccedilatildeo gerauma economia de R$ 12050000 por ano aleacutem de uma reduccedilatildeo na potecircncia requeridapelo sistema de ar condicionado de 75 ou seja 26 TR o que representa umareduccedilatildeo de R$ 12600000 no gasto com a compra dos condicionadores de ar

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde queconsideremos a reduccedilatildeo na potencia do ar condicionado Caso contraacuterio o tempo deretorno do investimento calculado conforme o item 43 eacute de um ano

89 Retorno de investimento em controle de iluminaccedilatildeo e peliacutecula Silver 50

Somando os orccedilamentos do controle de iluminaccedilatildeo com o das peliacuteculas se

obteacutem um investimento de R$17000000 A economia gerada com esta soluccedilatildeo eacute deR$ 11800000 por ano Aleacutem disso esta soluccedilatildeo apresenta uma reduccedilatildeo de 119na potecircncia necessaacuteria para refrigeraccedilatildeo ou seja 415 TR o que em economiafinanceira representa uma reduccedilatildeo no gasto com a compra do sistema de arcondicionado de R$ 20150000

Portanto esta soluccedilatildeo se paga na compra dos equipamentos desde que sejaconsiderada a reduccedilatildeo na potecircncia de refrigeraccedilatildeo Caso contraacuterio o tempo deretorno para este investimento calculado conforme o 43 eacute de1 ano e 7 meses

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9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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17

Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

Page 22: Tcc Projeto ar cond

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14

9 Comparaccedilatildeo Final

A tabela 91 mostra uma comparaccedilatildeo entre todas as principais soluccedilotildees

Tabela 91 Comparaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees

Soluccedilatildeo VariaccedilatildeoConsumosup1 []

VariaccedilatildeoPreccedilosup2

[]Payback

Economia[R$ano]

Payback relativo

Base ― ― ― ― x

Persianas -13 12 anos e 6

meses 7200 x

PeliacuteculaBronze 20 -17 -48 Na compra 9500 Referecircncia

LED -13 -3 Na compra 73500 3 meses

LED e PeliacuteculaBronze 20 -143 -1 Na compra 81900 11 Meses

Dimerizaccedilatildeo ePeliacutecula Silver

50-205 -18 Na compra 118300 6 Meses

Dimerizaccedilatildeo -21 -075 Na compra 120500 8 Meses983225 983107983151983150983155983157983149983151 983106983137983155983141983098 983089983084983090 983149983145983148983144983285983141983155 983147983127991266983144 983152983151983154 983137983150983151 983218 983120983154983141983271983151 983106983137983155983141983098 983122983076 983089983084983095 983149983145983148983144983285983141983155

A coluna payback relativo mostra o tempo de retorno dos investimentos emrelaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo mais barata (Uso de peliacuteculas Bronze 20)

10 Conclusotildees

Com base na tabela 91 eacute possiacutevel concluir que

bull A melhor soluccedilatildeo energeacutetica eacute o uso do controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo)com 21 de reduccedilatildeo no consumo de energia anual A economia anual eacute deR$ 12050000 ano Poreacutem esta soluccedilatildeo natildeo resolve o problema de excessode incidecircncia solar na fachada norte

bull O uso de peliacuteculas apresenta melhores resultados energeacuteticos e tempos deretorno do que o uso de persianas

bull A maior reduccedilatildeo de custo total do projeto se da com a combinaccedilatildeo do sistemade ar condicionado com o uso das peliacuteculas Bronze 20 reduzindo em 48 ogasto do projeto base

bull Quase todas as soluccedilotildees tem seu payback na compra devido agrave reduccedilatildeo degasto com a compra do sistema ar condicionado

bull A combinaccedilatildeo controle de iluminaccedilatildeo (dimerizaccedilatildeo) e peliacutecula Silver 50 aleacutemde apresentar uma boa reduccedilatildeo no consumo (205) melhora a situaccedilatildeo dafachada norte que sofre com o excesso de incidecircncia solar e reduz o preccedilo doprojeto base em 18 Seu payback em relaccedilatildeo a soluccedilatildeo mais barata eacute de 6meses Sendo esta portanto a soluccedilatildeo ideal

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15

11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

5 de Maio de 2012

Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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17

Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

7212019 Tcc Projeto ar cond

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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11 Referecircncias

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning EngineersInc ASHRAE Handbook Fundamentals Atlanta 2005

Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica ldquoTarifas para poderes puacuteblicosrdquoDisponiacutevel em httpwwwceeecombr Acessado em 20 de Abril de 2012

Carotenuto A R ldquoAnaacutelise do desempenho termoenergeacutetico de um preacutediohistoacuterico de elevada ineacutercia teacutermicardquo Dissertaccedilatildeo de Mestrado ndash Programa de PoacutesGraduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash Universidade Federal do Rio Grande do SulPorto Alegre 2009

EnergyPlus 70 e OpenStudio 107 disponiacutevel em httpwwwenergygov Acessadoem 8 de marccedilo de 2012

EnergyPlus 2010 ldquoEnergyPlus Input Output Reference The Encyclopedic toEnergyPlus Input and Outputrdquo Version 500031 Ernest Orland Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley USA

Estadatildeo ldquoMercado vecirc inflaccedilatildeo de 6 ateacute 2016rdquo Disponiacutevel em wwwestadaocombr acessado em 20 de maio de 2012

Ferronato J L H ldquoEstudo de alternativas para a fachada de um preacutedio visandoconforto e economia de energiardquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de

engenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Hitachi ldquoCataacutelogo Comercialrdquo Disponiacutevel em wwwhitachicombr acessado em 12Abril de 2012

Pozza F ldquoAnaacutelise teacutermica e energeacutetica de uma edificaccedilatildeo residencialclimatizada com sistema de fluxo refrigerante variaacutevel ndash VRFrdquo Dissertaccedilatildeo deMestrado ndash Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Mecacircnica ndash UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

SolarGard ldquoFilmes para Vidrosrdquo Disponiacutevel em wwwsolargardcombr acessado em

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Souza WB ldquoComparaccedilatildeo entre dois sistemas de ar condicionado para umpreacutedio histoacutericordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso de engenhariamecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica Universidade Federal do RioGrande do Sul Porto Alegre 2010

Stein TS ldquoImpacto das soluccedilotildees de arquitetura e climatizaccedilatildeo no consumo deenergia de uma edificaccedilatildeordquo Monografia (trabalho de conclusatildeo do curso deengenharia mecacircnica) ndash Departamento de Engenharia Mecacircnica UniversidadeFederal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011

Tiago Filomena ldquoPayback modificadordquo Disponivel em wwwtiagofilomenacombr acessado em 20 de Maio de 2012

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

7212019 Tcc Projeto ar cond

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Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

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Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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Apecircndice A

O apecircndice traz resultados e avaliaccedilotildees que foram relevantes ao trabalhoporeacutem natildeo essenciais ao desenvolvimento do corpo do trabalho

A tabela A1 mostra os equipamentos selecionados para cada zona do preacutedio

Tabela 2 Seleccedilatildeo de equipamentos por andar e zona

andarzona

vazatildeo[ls] pot [w] fcs maacutequina qnt

1 ordm a n d a r e

s u b s o l o

Deposito 31 520 080 rpk10fsnsm2 1

Deposito geral 233 3852 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete usinagem 253 4264 079 rpk20fsnsm2 1Lab usinagem 1 1350 22360 080 rpc40fsnb1 2Lab usinagem 2 1740 28807 080 rpc50fsnb1 2Lab usinagem 3 817 13630 080 rpc50fsnb1 1

Lamed 1 206 3402 080 rpk15fsnsm2 1Lamed 2 266 4403 080 rpk20fsnsm2 1Leme lab ensaios 1 605 11485 075 rpc20fsnb1 2

Leme lab ensaios 2 1230 20300 080 rpc40fsnb1 2

Leme sala apoio 105 1872 077 rpk10fsnsm2 1Ltm 101 307 5078 080 rpk20fsnsm2 1

Ltm 101a 85 1516 077 rpk10fsnsm2 1Sala 113 leme 336 8348 068 rpc30fsnb1 1Sala auxiliar depesquisas 142 2436 079 rpk10fsnsm2 1Sala auxiliar depesquisas fundos 84 1511 077 rpk10fsnsm2 1

Sala info 230 3965 078 rpk15fsnsm2 1Sala minas 105a 170 3118 076 rpk15fsnsm2 1

Sala oficina leme 529 8752 080 rpc30fsnb1 1Sala prensa 479 7930 080 rpc30fsnb1 1Sala prof luiz carlos 200 3315 080 rpk15fsnsm2 1Sala ramiro 196 3241 080 rpk15fsnsm2 1

Sala reunioes 91 2225 068 rpk10fsnsm2 1Sala ti 105b 285 4716 080 rpk20fsnsm2 1Subsolo

Sala grande 8403 rpc30fsnb1 1Sala gerador 6393 rpc25fsnb1 1

Sala 1 3618 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 86300 ras30fsnmb 1

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Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

7212019 Tcc Projeto ar cond

httpslidepdfcomreaderfulltcc-projeto-ar-cond 2628

18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

7212019 Tcc Projeto ar cond

httpslidepdfcomreaderfulltcc-projeto-ar-cond 2728

19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

7212019 Tcc Projeto ar cond

httpslidepdfcomreaderfulltcc-projeto-ar-cond 2828

20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

Page 25: Tcc Projeto ar cond

7212019 Tcc Projeto ar cond

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17

Maacutequina externa 2 103150 ras38fsnmb 1

3 ordm a n d a r

Lms 6 82 1486 077 rpk10fsnsm2 1303 251 4371 078 rpk20fsnsm2 1305 198 3309 080 rpk15fsnsm2 1

301b 603 14983 068 rpc20rpc25fsnb1 11307 recepcao 116 2032 078 rpk10fsnsm2 1307a 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1

307b 168 2775 080 rpk10fsnsm2 1307c 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307d 116 2010 078 rpk10fsnsm2 1

307e 168 2784 080 rpk10fsnsm2 1307f 117 2017 078 rpk10fsnsm2 1307g 183 3030 080 rpk15fsnsm2 1

307h 117 2025 078 rpk10fsnsm2 1307i 250 4134 080 rpk20fsnsm2 1Anfiteatro 2130 52952 068 rpc40fsnb1rpc50fsnb1 13Copa 75 1364 077 rpk10fsnsm2 1Copa 306 47 966 073 rpk10fsnsm2 1Deciv 306 194 3656 075 rpk15fsnsm2 1

Deposito 100 1699 079 rpk10fsnsm2 1Deposito 306 49 985 073 rpk10fsnsm2 1Lms 1 171 2835 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 2 151 2499 080 rpk10fsnsm2 1

Lms 3 70 1336 075 rpk10fsnsm2 1Lms 4 100 1748 078 rpk10fsnsm2 1

Lms 5 191 3166 080 rpk15fsnsm2 1Lms 7 376 7295 074 rpk15fsnsm2 2Sala 301a 447 11090 068 rpc40fsnb1 1

Sala 304 263 6536 068 rpc25fsnb1 1Sala 308 153 2531 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308a 162 2681 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308c 161 2667 080 rpk10fsnsm2 1

Sala 308d 161 2671 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308e 162 2675 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308f 176 2908 080 rpk10fsnsm2 1Sala 308g 178 4424 068 rpk20fsnsm2 1Sala carmen 141 2326 080 rpk10fsnsm2 1

Sala de reunioes 157 3904 068 rpk15fsnsm2 1Sala estudos 303 861 19623 070 rpc20fsnb1rpc25fsnb1 12Sala raquel 116 1941 079 rpk10fsnsm2 1

Secretarias poacutes 230 4092 077 rpk15fsnsm2 1Maacutequina externa 1 38545 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 35847 ras14fsnmb 1

7212019 Tcc Projeto ar cond

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

7212019 Tcc Projeto ar cond

httpslidepdfcomreaderfulltcc-projeto-ar-cond 2728

19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

7212019 Tcc Projeto ar cond

httpslidepdfcomreaderfulltcc-projeto-ar-cond 2828

20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

Page 26: Tcc Projeto ar cond

7212019 Tcc Projeto ar cond

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18

Maacutequina externa 3 53375 ras20fsnmb 1

Maacutequina externa 4 73317 ras26fsnmb 1

4 ordm a n d a r

Anfiteatro 2130 52961 068 rpc40rpc50fsnb1 13Copa 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 1 esq 163 2989 076 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 2 esq 163 2988 076 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 3 dir 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 3 esq 178 3576 073 rpk15fsnsm2 1Gabinete 4 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1

Gabinete 5 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete 6 167 2763 080 rpk10fsnsm2 1Lab info 10 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1

Lab info 9 139 2888 072 rpk10fsnsm2 1Lab instrumentaccedilao 153 3123 073 rpk15fsnsm2 1Lab poacutes desing 306 6946 070 rpc25fsnb1 1Lecog 598 12152 073 rpc20rpc25fsnb1 11Pesquisa virtualdesing 404 7014 078 rpc25fsnb1 1Sala 401 1220 24612 073 rpc30fsnb1 3Sala 403 801 18743 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 405 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11Sala 407 781 18430 069 rpc30rpc40fsnb1 11

Sala 409 513 11445 070 rpc20rpc25fsnb1 11Sala 411 943 20921 071 rpc40fsnb1 2Sala aula 406 10082 068 rpc20fsnb1 2Sala bolsistas 161 2932 077 rpk10fsnsm2 1

Sala professores 266 4739 077 rpk20fsnsm2 1Maacutequina externa 1 43336 ras16fsnmb 1Maacutequina externa 2 50796 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 61785 ras22fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88645 ras32fsnmb 1

5 ordm a n d a r

Anfiteatro 500 2140 53253 068 rpc40rpc50fsnb1 13Empresa junior 240 4399 076 rpk20fsnsm2 1

Sala 501 317 7706 068 rpc30fsnb1 1Sala 503 691 14735 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 505 718 15155 072 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 507 678 14557 071 rpc25rpc30fsnb1 11Sala projetos 239 4393 076 rpk20fsnsm2 1Sala suporte 239 4394 076 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 118593 ras42fsnmb 1

6

ordm

a n d a r

Anfiteatro 2130 52981 068 rpc40rpc50fsnb1 13

Arquivos copa 52 911 078 rpk10fsnsm2 1

7212019 Tcc Projeto ar cond

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19

Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

7212019 Tcc Projeto ar cond

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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7212019 Tcc Projeto ar cond

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Bar 255 5434 072 rpk20fsnsm2 1Ceue computadores 425 8452 074 rpc30fsnb1 1

Ceue diretoacuterio 256 5338 072 rpk20fsnsm2 1Ceue sala estudos 472 10072 072 rpc20fsnb1 2

Cozinha bar 144 2505 078 rpk10fsnsm2 1Feeng 241 4439 076 rpk20fsnsm2 1Gabinete reguly 125 2103 079 rpk10fsnsm2 1Gaf 466 8357 077 rpc30fsnb1 1

Lab prototipagem 829 13721 080 rpc25fsnb1 2Lamef sala kiss 254 4209 080 rpk20fsnsm2 1Ldec 255 4611 077 rpk20fsnsm2 1

Ldec desir 56 960 078 rpk10fsnsm2 1Ldec rocha 110 1825 080 rpk10fsnsm2 1Petldec 56 960 078 rpk10fsnsm2 1

Pos desing edepartamento demateriais 407 9354 070 rpk15rpk20fsnsm2 11Sala 601 327 7853 068 rpc30fsnb1 1

Sala 603 354 8802 068 rpc30fsnb1 1Sala 605 682 14619 071 rpc25rpc3fsnb1 11Sala 607 326 7837 068 rpc30fsnb1 1

Sala aquario 219 3755 079 rpk15fsnsm2 1Sala arquivos 104 1724 080 rpk10fsnsm2 1Sala corte 412 6815 080 rpc25fsnb1 1Sala ensaios 246 4509 076 rpc20fsnb1 1Sala espectro 179 3624 073 rpk15fsnsm2 1Sala func 58 1031 078 rpk10fsnsm2 1

Sala jogos 485 10256 072 rpc20fsnb1 2Sala lupas 356 5888 080 rpk10fsnsm2 1Sala professores 210 3695 078 rpk15fsnsm2 1

Secretaria 209 3466 080 rpk15fsnsm2 1Secretaria posdesing 250 4137 080 rpk20fsnsm2 1

Maacutequina externa 1 34766 ras14fsnmb 1Maacutequina externa 2 49250 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 3 51604 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 4 88622 ras32fsnmb 1

7 ordm a n d a r

Anfiteatro 700 2130 52984 068 rpc40rpc50fsnb1 13Carlos bergmann 241 3990 080 rpk15fsnsm2 1Comgrad 373 6736 077 rpk10rpk15fsnsm2 11

Copa 2 128 2124 080 rpk10fsnsm2 1Copa 81 1406 078 rpk10fsnsm2 1

Deposito 119 1981 080 rpk10fsnsm2 1Gabinete dir 408 7209 078 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

7212019 Tcc Projeto ar cond

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20

Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade

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7212019 Tcc Projeto ar cond

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Gabinete saulo 219 3617 080 rpk15fsnsm2 1Gabinete vice dir 297 5602 075 rpk20fsnsm1 1

Ldsm 320 6166 075 rpc25fsnb1 1Lig 1150 21010 076 rpc40fsnb1 2

Metalografia 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Nmead 620 10263 080 rpc20fsnb1 2Quimica 190 3147 080 rpk15fsnsm2 1Recepcao 196 3497 077 rpk15fsnsm2 1

Sala 701 1080 26894 068 rpc30fsnb1 3Sala 703 628 15594 068 rpc25rpc30fsnb1 11Sala 705 574 14261 068 rpc25fsnb1 2

Sala adm 115 1910 080 rpk10fsnsm2 1Sala de estudomestrado 265 4576 078 rpc20fsnb1 1

Sala equipamentos 79 1675 072 rpk10fsnsm2 1Sala fornos 426 7735 077 rpk10fsnsm2rpc20fsnb1 11

Sala luiz englert 288 4775 080 rpk20fsnsm2 1Sala pesquisadores 347 5736 080 rpk20fsnsm2 1Secretaria 194 3207 080 rpk15fsnsm2 1

Secretaria geral 537 8932 080 rpc40fsnb1 1Viscolab 259 4288 080 rpc20fsnb1 1Maacutequina externa 1 47485 ras18fsnmb 1

Maacutequina externa 2 41715 ras14fsnmb 1

Maacutequina externa 3 62915 ras22fsnmb 1Maacutequina externa 4 80349 ras28fsnmb 1

A tabela A2 mostra as propriedades das peliacuteculas simuladas

Tabela A2 Propriedades das peliacuteculas

PeliacuteculaEnergia

Solar Luz Visiacutevel Emisτ

α

ρ

τ

ρ externa

ρ interna ε

Vidro

Comum 83 9 8 90 9 9

084

Silver 50 39 38 23 53 23 22 077

Silver 35 25 38 37 34 38 36 073

Bronze 20 12 38 50 22 37 36 066

Onde τ eacute a transmissividade α eacute a absortividade ρ eacute a refletividade e ε eacute aemissividade