Térmica
Acústica
Qualidade do ar interior
Auditoria energética
Simulação dinâmica
DADOS GERAIS
Tipologia: Serviços - centro escolar;
Área útil: 2000m2;
Zona Climática: I1, V2N;
Orientação solar do alçado principal: Poente;
Inercia térmica: Média.
Térmica
• Envolvente Opaca
Parede exterior
Parede dupla com 40 cm de espessura, constituída (do interior para o exterior) por: camada de reboco tradicional com 2 cm de espessura (condutibilidade térmica de 1,3 W/(m.ºC)), pano de alvenaria de tijolo furado com 11 cm de espessura (resistência térmica de 0,27 (m2.ºC)/W), por uma caixa-de-ar com 4 cm de espessura (resistência térmica de 0,18 (m2.ºC)/W), camada de isolamento térmico em poliestireno extrudido com 6 cm de espessura (condutibilidade térmica de 0,037 W/(m.ºC)), pano de alvenaria de tijolo furado com 15 cm de espessura (resistência térmica de 0,38 (m2.ºC)/W), camada de reboco tradicional com 2 cm de espessura (condutibilidade térmica de 1,3 W/(m.ºC)).
PTP exterior
Ponte térmica plana exterior, constituída (do exterior para o interior) por: camada de reboco tradicional com 2 cm de espessura (condutibilidade térmica de 1,3 W/(m.ºC)), elemento estrutural em betão armado com 30 cm de espessura (condutibilidade térmica de 2,0 W/(m,ºC)), camada de isolamento térmico em poliestireno extrudido com 6 cm de espessura (condutibilidade térmica de 0,037 W/(m.ºC)), camada de reboco tradicional com 2 cm de espessura (condutibilidade térmica de 1,3 W/(m.ºC)).
Cobertura exterior
Cobertura exterior, constituída (do exterior para o interior) por: painel sanduíche constituído por uma camada de isolamento térmico com 6 cm de espessura (condutibilidade térmica de 0,037 W/(m.ºC)), caixa-de-ar não ventilada com espessura superior a 18 cm (resistência térmica de 0,16 (m2.ºC)/W), laje de blocos de betão leve com 40 cm de espessura (resistência térmica de 0,25 (m2.ºC)/W), caixa-de-ar fracamente ventilada com espessura superior a 18 cm (resistência térmica de 0,15 W/(m.ºC)), seguida de um tecto falso em gesso cartonado.
Parede interior
Parede interior em contacto com a caixa de elevador, constituída (do exterior para o interior) por: camada de reboco tradicional com 2 cm de espessura (condutibilidade térmica de 1,3 W/(m.ºC)), elemento estrutural em betão armado com 40 cm de espessura (condutibilidade térmica de 2,0 W/(m.ºC)), camada de isolamento térmico em poliestireno extrudido com 6 cm de espessura (condutibilidade térmica de 0,037 W/(m.ºC)), camada de reboco tradicional com 2 cm de espessura (condutibilidade térmica de 1,3 W/(m.ºC)).
• Envolvente Envidraçada
Vãos envidraçados com caixilharia em alumínio com corte térmico, sem classificação relativamente à sua permeabilidade ao ar, com vidro duplo incolor corrente (vidro exterior laminado com 8+8mm, lâmina de ar com 10mm e vidro interior com 6mm) de baixa emissividade e com dispositivos de protecção solar do tipo: cortina ligeiramente transparente de cor média.
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Acústica
• Critérios de amostragem e resultados das medições
As medições acústicas visaram a determinação do isolamento sonoro a sons aéreos de fachadas (com altifalante), do isolamento sonoro a sons aéreos entre compartimentos, do isolamento sonoro a sons de percussão em pavimentos e do tempo de reverberação de compartimentos.
A análise prévia dos elementos de projecto disponibilizados e do edifício em estudo, permitiram considerar uma amostragem representativa de um conjunto de soluções construtivas adoptadas, sem contudo poder considerar-se como uma análise exaustiva de todas as soluções aplicadas no edifício.
A área translúcida dos elementos de fachada analisados, designadamente da biblioteca, do refeitório e de duas salas de aulas (sala 6 e sala 7), é de cerca de 41%, 45%, 64% e 64% respectivamente, da área das fachadas. Nos casos em que aqueles valores são superiores ao indicado na subalínea iii), da alínea a), do ponto 1, do artigo 7º do RRAE (60%), deverá ser adicionado aos índices avaliados, D 2m, nT, w (39 dB e 36 dB, respectivamente), os termos de adaptação C (-1 dB e -1 dB, respectivamente) ou Ctr (-3 dB e -3, respectivamente, em ambas as salas de aulas), conforme o tipo de ruído dominante na emissão. Deste modo, os valores obtidos dos índices de isolamento sonoro a sons aéreos, padronizados, D 2m, nT, w, para os elementos de fachada analisados, do referido edifício foram de 41 dB, 40 dB, 36 dB e 33 dB, respectivamente, para a biblioteca, o refeitório, a sala de aulas 6 e a sala de aulas 7, uma vez que as fachadas se encontram expostas a ruído de tráfego rodoviário urbano.
Na Tabela 1 apresenta-se a listagem dos diferentes parâmetros caracterizadores do isolamento acústico, obtidos a partir dos ensaios realizados in situ, bem como das exigências regulamentares aplicáveis, possibilitando a avaliação do conforto acústico de espaços do edifício.
• Considerações finais
Foram realizadas medições acústicas no âmbito do projecto n.º17074, intitulado “Promoção da Eficiência Energética de Edifícios, Sustentabilidade e Conforto Térmico Interior – Optimização de Soluções Construtivas”, inserido no “Sistema de Incentivo a Acções Colectivas (SIAC)”, num edifício de escolar em Coimbra, com o objectivo de comparar os resultados obtidos para as diferentes soluções construtivas edificadas nos espaços analisados com os requisitos regulamentares que lhe são aplicáveis.
O índice de isolamento sonoro a sons de condução aérea DnT, w, registado, nas medições efectuadas entre o refeitório e a biblioteca (compartimentos contíguos na vertical), foi de 62dB, sendo a exigência regulamentar que DnT, w + 3 ≥58dB.Quanto ao índice de isolamento sonoro a sons de percussão, L’nT, w, o valor determinado foi de 30dB, sendo o limite regulamentar L’nT, w – 3 ≤ 60 dB.
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Qualidade do ar interior
O edifício em análise desenvolve-se em dois pisos e é constituído por salas de aula, gabinetes, biblioteca, refeitório, circulações comuns e outros espaços. Nesta avaliação das concentrações de poluentes foram considerados 7 pontos de medição.
Poluentes analisados para o edifício:
• CO2
• PM10
• CO
• O3
• HCHO
• COVtot
• Bactérias
• Fungos
Com base nas medições efectuadas, conclui-se que o edifício se encontra em conformidade regulamentar relativamente aos seguintes poluentes: Partículas suspensas no ar (PM10), Dióxido de Carbono (CO2), Monóxido de Carbono (CO), Compostos Orgânicos Voláteis (COV’s), Ozono (O3) e Fungos.
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Auditoria energética
• Caracterização de consumos
O edifício em análise utiliza energia eléctrica, em todos os sectores e equipamentos, e gás natural num esquentador para apoio à produção de AQS.
O valor médio do custo da energia eléctrica no PR foi de 0,1763 €/kWh; No período de referência (Novembro 2011 a Outubro 2012) a energia eléctrica foi adquirida à EDP Comercial, com uma tarifa contratada do tipo BTE, Tetra-Horária, Ciclo diário uma potência contratada de 95 kW.
O gás natural é adquirido à Lusitâniagás em tarifa de baixa pressão (escalão 4), sendo o seu custo médio no período de referência, de 3,289 €/Nm3.
A Tabela 2 apresenta os consumos e custos da energia consumida no período de referência.
A caracterização energética de um edifício ou fracção é feita através de um indicador de consumo específico, que, de acordo com o RSECE, é expresso em unidades de energia final ou primária por metros quadrados de área útil por ano (kgep/m2.ano), designado Indicador de Eficiência Energética (IEE).
No mesmo período, o Indicador de Eficiência Energética real (IEEreal) calculado com base nos consumos de energia, apresenta os valores indicados na Tabela 3.
Considerando a tipologia “Escolas” definida pelo RSECE (anexo X), o IEEref é de15 kgep/m2; o IEEreal determinado para o período de referência (13,55 kgep/m2ano), encontra-se abaixo do IEEref, indicando à partida indicando à partida um bom nível de eficiência energética.
No Gráfico 1 apresenta-se a desagregação do consumo de energia primária (kgep) por tipo de energia.
Nos Gráfico 2 e Gráfico 3 apresenta-se a desagregação do consumo de energia eléctrica e de gás propano.
O projecto de climatização do edifício contemplou as vertentes aquecimento e arrefecimento, cumprindo também todas as exigências ao nível da qualidade do ar interior.
Tratando-se duma escola muito recente, foram adoptadas para a sua climatização soluções bastante eficientes, integrando uma bomba de calor reversível, pavimentos radiantes para aquecimento e unidades de tratamento de ar com recuperação térmica e possibilidade defree-cooling, permitindo racionalizar os consumos de energia associados. Todos os equipamentos são controlados por um sistema de gestão técnica centralizada (GTC).
A produção da água quente/fria de climatização é assegurada por uma bomba de calor reversível, do tipo ar/água, instalada no exterior. Na altura da auditoria (Novembro 2012), a bomba de calor estava regulada para produzir água quente a 40°C; a circulação de água entre o permutador de placas e o colector instalado na sala técnica do edifício é assegurada por bomba, de caudal constante.
A partir do colector (lado de avanço) saem 3 circuitos de distribuição de água, sendo dois para alimentar os pavimentos radiantes das salas dos Pisos 0 e 1, e o terceiro para as 4 UTAs que se encontram instaladas na cobertura. As UTAs dispõem de ventiladores de insuflação e de extracção (controlados por variadores electrónicos de velocidade), de bateria de água (quente ou fria), de permutador defluxos cruzados (para recuperação de energia entre o ar extraído e o ar novo) e de sistemas de filtragem.
Ao nível dos sistemas de AVAC é ainda de referir que a sala do bastidor, pela sua especificidade, é climatizada por uma pequena unidade independente, do tipo split, (inverter), Por último é de referir que existe ainda um pequeno sistema solar de produção de águas quentes sanitárias (AQS), integrando 2 painéis solares (2x1,85 m2) e depósito acumulador (com serpentina) de 300 l. O apoio a este sistema é realizado por um esquentador com uma potência térmica de 23,6 kW; este esquentador é o único utilizador de gás natural no edifício, verificando-se que, no período de referência, absorveu apenas 80 Nm3 daquele combustível, montante praticamente residual.
• Oportunidades de melhoria
De seguida são apresentadas as oportunidades de racionalização de consumos identificadas durante a auditoria energética. As principais oportunidades de racionalização identificadas estão sobretudo associadas à optimização de consumos na cozinha, ao controlo dos sistemas de climatização e à introdução de ajustes na envolvente que permitam não só reduzir consumos energéticos, como melhorar o conforto.
Cozinha
Identificou-se uma oportunidade de racionalização dos consumos de energia na cozinha, associada à seguinte situação:
Considerando a capacidade do sistema de acumulação de águas quentes sanitárias, produzidas em parte do ano através dos painéis solares térmicos, sugere-se que seja aproveitada essa capacidade para alimentar a máquina de lavar loiça, permitindo assim reduzira utilização das resistências eléctricas durante os períodos mais onerosos do tarifário eléctrico. Admitindo que, em metade do ano, será possível alimentar a máquina de lavar com água quente solar e a outra metade com água quente do esquentador, tendo em conta o consumo eléctrico anual estimado para a máquina (2 433 kWh, com um custo de 429 Euros), o respectivo consumo anual (suplementar) de gás natural será da ordem dos 133 Nm3/ano ou 176 Euros, resultando numa poupança anual de 253 Euros/ano, montante que rapidamente amortizará o investimento necessário à concretização desta alteração.
Climatização
Este sector integra equipamentos eficientes e dispõe dum sistema de gestão técnica centralizada evoluído, pelo que as principais recomendações associadas à climatização, estão associadas a uma correcta programação deste sistema de gestão, no sentido de limitar a laboração dos vários equipamentos aos períodos estritamente necessários. As principais alterações vão no sentido de atrasar o arranque das UTAs1 e 2 para as 7:00 h (em vez das 5:30 h), na estação de aquecimento e, no caso da bomba de calor, programá-la para entrar em funcionamento também às 7:00 h (em vez das 4:00 h), na estação de arrefecimento. Embora as poupanças não sejam de fácil quantificação, é de admitir que, com esta intervenção, será possível reduzir, no mínimo, os consumos afectos à climatização em cerca de 4 290 kWh/ano, valorizados em 756 Euros e sem qualquer investimento.
Envolvente
Apesar das protecções solares existentes, estas são pouco eficazes durante parte do ano, originando ganhos térmicos importantes sempre que a radiação solar é elevada, criando grande desconforto em parte das salas de aula (salas voltadas a sudeste), levando muitas vezes os professores a abrir as janelas e a correr as persianas interiores. Esta acção tem impactos significativos no consumo energético do edifício, tanto ao nível da climatização, uma vez que as UTAs e o chillers e mantêm a funcionar com as janelas abertas, como ao nível da iluminação, que tem que ser ligada para compensar o fecho das persianas. No sentido de minimizar ou anular este funcionamento pouco eficiente, recomenda-se o estudo e a colocação de protecções solares mais eficazes nas fachadas mais afectadas por radiação directa.
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Simulação dinâmica
• Dados gerais
Para a simulação dinâmica foi escolhida o espaço dedicado a Jardim-de-infância. A Figura 1 apresenta o modelo do edifício utilizado na simulação e a Figura 2 a planta do edifício e respectivas zonas.
A fracção do edifício simulado tem uma área útil de 273.5m².
Para cada zona determinou-se área, pé direito ponderado, renovações de ar por hora e a densidade de iluminação.
• Resultados
Os resultados obtidos nas Simulações Dinâmicas do edifício são apresentados na Tabela 4.
A colocação de grelhas de ventilação nos vão envidraçados apresenta um valor francamente mais reduzido no consumo de energia anual (- 68%).Esta redução no consumo deve-se ao facto de a taxa de renovação de ar ser menor (ventilação mecânica desligada) e as cargas internas (iluminação, equipamentos, ocupação) não serem elevadas ao ponto de provocar o sobreaquecimento dos espaços, mas suficientes para reduzir em 84% as necessidades de aquecimento. Na estação de arrefecimento verifica-se, de igual forma, uma redução no consumo de energia de 17%
No caso do edifício pintado com uma cor branca que apresente uma absorção solar de 0.2, devido às necessidades de aquecimento serem consideravelmente superiores às de arrefecimento, o impacto no consumo global é negativo, aumentando em 3% o consumo energético total.
Tanto a Cobertura verde como a Trombe Wall apresentam bons resultados, diminuindo o consumo anual do edifício, respectivamente, em 7% e 8.9%.
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